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利用城市污水厂污泥培养海洋微藻技术研究

作　者: 张聪
导　师: 孟范平
学　校: 中国海洋大学
专　业: 生态学
关键词: 污泥抽提液培养海洋微藻蛋白饲料
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 383次
引　用: 5次
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内容摘要

近年来,随着我国城市污水处理能力的提高,污泥的产量也在逐渐增加。污泥含水率高、成分复杂,既含有丰富的N、P、K等营养成分和多种微量元素,还含有重金属等有害成分以及难降解的有机污染物等。如果直接排放或处置不当,会造成水体的二次污染。目前微藻的生产中存在着高成本和低产率两大问题,致使规模化生产远未能达到理论指标。利用污泥培养海洋微藻,不仅可以作为微藻养殖的廉价原料,节省大量培养基,而且培养的微藻可用做单细胞蛋白饲料和化工原料,实现污泥的资源化利用。但是目前国内相关的研究极少,因此,研究污泥生产微藻单细胞蛋白的技术具有重要的应用价值。本研究采用研磨-离心和加碱煮沸-离心两种方法提取城市污水厂剩余污泥中的营养成分。然后,将污泥抽提液与传统培养基以一定比例混合,作为海洋中两种常见微藻(小球藻和螺旋藻)的替代培养液,通过比较不同混合比的培养液中微藻生物量的差异,确定污泥抽提的适宜方法以及污泥抽提液与传统培养基的最佳混合比例。然后,对混合培养液中影响微藻生长的环境因子进行优化,并得到一个培养周期(6d)内小球藻、螺旋藻的最大生物量。最后,对污泥抽提液中培养的小球藻、螺旋藻产品进行营养性与安全性评价。取得的主要成果如下: (1)污泥抽提液中含有丰富的无机盐成分,是培养螺旋藻和小球藻的良好基质,可部分取代传统培养基用于微藻培养。与加碱煮沸-离心抽提法相比,经过研磨-离心法得到的污泥抽提液更适合两种微藻的生长,而且操作过程简单快捷。微藻对混合培养体系中的营养物质存在一定的耐性范围,因此应根据微藻种类合理选择污泥抽提液与传统培养基的体积混合比。对于小球藻培养,宜将研磨-离心法得到的污泥抽提液与F/2培养基按7:3的体积比混合;对于螺旋藻培养,应将研磨-离心法得到的污泥抽提液与Zarrouk培养基按5:5或6:4的体积比混合。(2)在污泥抽提液和F/2培养基的体积比为7:3的混合液中,小球藻生长的最适条件为:温度为25℃,光照时间为6h,光照强度为500lx,pH值为6.5。在污泥抽提液和Zarrouk培养基体积比为6:4的混合液中,螺旋藻生长的最适条件为:温度为35℃,光照时间为18h,光照强度为3500lx,pH值为8.5。最佳生长条件下,小球藻、螺旋藻在6d培养期间,能够对各自的混合培养液中无机营养盐及有机物进行快速吸收。前者对PO43--P、NO2--N、NH4+-N、NO3--N和COD的去除率分别达到97.32%、96.72%、97.55%、78.13%和65.88%;后者对PO43--P、NO2--N、NH4+-N、NO3--N和COD的去除率分别达到98.06%、89.35%、98.39%、98.33%和72.58%。混合培养液的水质可达到《污水综合排放标准》一级标准值,直接排放不会造成水环境的二次污染。(3)最佳生长条件下,污泥抽提液部分取代传统培养基所培养的小球藻和螺旋藻生物量,均稍高于传统培养基培养微藻得到的生物量;蛋白质含量则与传统培养基培养得到的微藻蛋白含量相当。污泥抽提液培养的小球藻、螺旋藻中含有7种必需氨基酸和8种非必需氨基酸,其含量与传统培养基培养的小球藻、螺旋藻近乎相同,还含有植物饲料所缺乏的赖氨酸和甲硫氨酸;同时,小球藻、螺旋藻中重金属含量均符合《饲料卫生标准》等国家标准和行业标准要求。因此,这些微藻产品作为蛋白饲料或饲料添加剂具有很好的营养性和安全性。总之,污水厂剩余污泥作为小球藻、螺旋藻的培养基质,既能显著降低微藻生产成本,还有利于污泥的资源化利用。所获得的微藻产品适于作为蛋白饲料或饲料添加剂,有效缓解我国目前动物饲料紧张的局面。这种兼具环境效益和经济效益的污泥利用方式,符合可持续发展与循环经济的原则,因而具有广阔的应用前景。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-9
第一章前言  9-27
  1.1 污水污泥的组成与特征  9
  1.2 我国污水污泥利用现状及存在的主要问题  9-13
  1.3 微藻的特点与应用现状  13-17
  1.4 海洋微藻培养的方法  17-20
  1.5 我国饲料蛋白紧缺现状及可能的解决方式  20-21
  1.6 本研究的目的意义、主要内容  21-22
  参考文献  22-27
第二章污泥抽提液替代传统微藻培养基的可行性研究  27-40
  2.1 前言  27-28
  2.2 材料和方法  28-30
  2.3 试验结果  30-35
  2.4 分析与讨论  35-38
  2.5 结论  38
  参考文献  38-40
第三章两种微藻对污泥抽提液与培养基的混合液中氮、磷营养盐和COD 的去除能力研究  40-51
  3.1 前言  40
  3.2 材料和方法  40-42
  3.3 结果与讨论  42-46
  3.4 结论  46-49
  参考文献  49-51
第四章污泥抽提液培养的微藻的营养性与安全性分析  51-60
  4.1 前言  51-52
  4.2 材料和方法  52-53
  4.3 试验结果  53-56
  4.4 分析与讨论  56-58
  4.5 结论  58-59
  参考文献  59-60
第五章总结  60-62
  5.1 结论  60-61
  5.2 进一步研究的方向  61-62
附图  62-63
致谢  63

利用城市污水厂污泥培养海洋微藻技术研究

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