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可利用城市污水培养的高脂肪藻种的筛选及培养条件优化

作　者: 卢舒萍
导　师: 金文标
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 蛋白核小球藻污水处理合成污水脂肪资源化
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前水环境污染与能源危机是人类面临的两大难题,一方面大量的污水未得到有效处理直接排入河流引起污染,另一方面代替化石燃料的清洁能源生物柴油由于原料问题而不能持续生产,而利用污水含有的氮磷等营养物质培养高脂肪藻类制备生物柴油,不仅可去除污水中的污染物,并可实现污水的资源化,从而缓解当前的能源紧缺问题。本论文研究可用城市污水培养的高脂肪藻种的筛选及培养条件优化,具有很好的应用前景和实际意义。本论文对已有文献报道的5种高脂肪藻种进行筛选,通过实验比较藻生物量、脂肪产量及脂肪酸组成优选出蛋白核小球藻,进一步通过单因素实验、均匀设计等试验方法优化藻种培养条件,主要考察了氨氮、尿素、硝氮、磷酸盐、Fe³⁺、Mg²⁺、光照周期、光照强度、pH、CO₂浓度等影响因子对藻种生物量和脂肪量的影响。本论文主要研究成果如下:1)筛选出的蛋白核小球藻能在污水中快速生长同时脂肪产量在5种高脂肪藻中最高,脂肪酸组成以C16和C18为主,满足生产生物柴油的要求。2)高浓度氨氮和尿素对藻生长有一定的抑制作用,氨氮作为氮源有利用于藻细胞的脂肪合成。在实验设定的范围内,不同浓度磷对藻生长有影响,对脂肪量无明显影响。CO₂浓度为2%的曝气最适合藻生长和脂肪合成。3)光强为1000lx-12000lx范围内,光照强度越高藻细胞的生物产量越高,脂肪含量越低,分别在12000lx和4000lx取的最大藻生物量和脂肪量,为0.84g/L和0.16g/L。光照时间对藻生物量和脂肪的影响则随着光照时间的增加呈现先增加后减少,在19h取得最大藻生物量,为0.93g/L,在9h和14h取得最大脂肪量为0.25g/L。4)高铁环境有利于藻细胞脂肪合成,镁离子能促进蛋白核小球藻生长,其中镁离子浓度为0.5mM时总脂量最大,为0.25g/L。5)藻种生长的pH范围在4-9之间,在生长过程中可调节pH,不同初始pH值下的脂肪量较低。6)多因子条件下蛋白核小球藻富集油脂的最佳条件为:光照时间23h,氨氮浓度为125mg/L,Fe³⁺浓度为0mM,光照强度为9000lx,磷浓度为14mg/L,Mg²⁺浓度为0.18mM,CO₂为1.3%,脂肪产量为0.28g/L。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 课题背景  10-11
    1.1.1 水资源污染问题  10
    1.1.2 能源短缺问题  10-11
  1.2 微藻在污水领域的国内外研究现状  11-12
    1.2.1 N、P 等营养物的去除  11-12
    1.2.2 重金属的富集和吸收  12
    1.2.3 有机化合物的降解  12
  1.3 生物柴油原料的国内外研究概况  12-15
    1.3.1 动植物油脂  13
    1.3.2 餐饮废油  13-14
    1.3.3 微生物  14-15
    1.3.4 高油脂微藻作为生物柴油原料的优点  15
  1.4 微藻在生物柴油领域的国内外研究概况  15-20
    1.4.1 研究历史  15-16
    1.4.2 种类  16-17
    1.4.3 培养方式  17-19
    1.4.4 工程微藻的研究进展  19-20
  1.5 课题研究目的及内容  20-22
    1.5.1 课题来源及研究目的  20-21
    1.5.2 本课题的研究内容  21-22
第2章实验材料和方法  22-29
  2.1 实验装置  22-23
    2.1.1 单因子实验装置  22
    2.1.2 均匀实验装置  22-23
  2.2 实验用水及水质  23-24
  2.3 实验材料  24-25
    2.3.1 实验藻种  24
    2.3.2 培养基  24-25
  2.4 实验仪器与设备  25-26
  2.5 实验方法  26-28
    2.5.1 藻种的保存与扩大培养  26
    2.5.2 实验分析项目及检测方法  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章高脂肪藻种的筛选  29-38
  3.1 藻细胞总脂肪测定方法改进  29-32
    3.1.1 影响因素  29-30
    3.1.2 试验方案  30
    3.1.3 结果分析  30-31
    3.1.4 验证实验  31-32
  3.2 藻种的筛选  32-37
    3.2.1 5 种藻的生长特性  32-34
    3.2.2 5 种藻的脂肪产量  34-36
    3.2.3 脂肪酸组成分析  36-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章高脂肪藻种单因子培养条件优化  38-67
  4.1 不同浓度氮源对藻种的影响  38-45
    4.1.1 氨态氮  38-40
    4.1.2 硝态氮  40-43
    4.1.3 尿素  43-45
  4.2 不同浓度磷对藻种的影响  45-48
  4.3 C0_2 对藻种的影响  48-51
  4.4 光照对藻种的影响  51-58
    4.4.1 光照强度对藻种的影响  51-55
    4.4.2 光照周期对藻种的影响  55-58
  4.5 金属离子对藻种的影响  58-61
    4.5.1 Fe~(3+)对藻种的影响  58-60
    4.5.2 Mg~(2+)对藻种的影响  60-61
  4.6 初始pH 对藻种的影响  61-63
  4.7 不同水质对藻种的影响  63-65
  4.8 本章小结  65-67
第5章高脂肪藻种多因子培养条件优化  67-72
  5.1 影响因子  67
  5.2 试验方案  67-68
  5.3 结果分析  68-71
    5.3.1 回归方程的建立与分析  68-70
    5.3.2 回归方程验证与性能预测  70-71
  5.4 本章小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-80
致谢  80

可利用城市污水培养的高脂肪藻种的筛选及培养条件优化

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