【摘要】：水熱液化廢水(PHWW)含有的高濃度碳氮磷及多種礦物質(zhì)元素,是微藻生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素。利用PHWW培養(yǎng)微藻可實(shí)現(xiàn)廢水的資源化利用,同時(shí)降低微藻生物質(zhì)生產(chǎn)的成本,具有環(huán)境、能源等多重意義。本課題通過(guò)分析PHWW中碳氮磷的存在形式及其含量明確了廢水的性質(zhì)；從PHWW生產(chǎn)生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)元素回收的角度,對(duì)水熱液化的原料及產(chǎn)物分離方法進(jìn)行研究,確定了PHWW的來(lái)源與途徑；通過(guò)藻細(xì)胞活性、對(duì)高濃度PHWW耐受的角度考察了不同藻種的生長(zhǎng)情況,確定了適宜PHWW生物質(zhì)生產(chǎn)的藻種；在優(yōu)化小球藻的營(yíng)養(yǎng)濃度、接種量、光照周期的基礎(chǔ)上,對(duì)普通小球藻在PHWW中的代謝途徑進(jìn)行研究,以期提高生物質(zhì)生產(chǎn)效率和營(yíng)養(yǎng)元素回收效率。得到以下主要結(jié)論：PHWW是一種特殊的高濃度有機(jī)廢水。碳氮磷的含量均較高,含有部分的蛋白質(zhì)和多種礦物質(zhì),具有較高的資源化價(jià)值,但是用于微藻培養(yǎng)時(shí)需要有效的預(yù)處理方式。TOC是碳的主要存在形式。TN包括NH3-N和有機(jī)氮,12%～49%的有機(jī)氮是蛋白質(zhì)。NH3-N是水熱液化高溫(260℃和300℃)時(shí)氮的主要存在形式,低溫(220℃)時(shí),氮主要以有機(jī)氮的形式存在。磷以P043--p的形式存在。測(cè)定TOC、NH3-N、TN、PO43--P即可反映PHWW中碳氮磷的主要存在形式及其濃度。含氮氧有機(jī)物是水熱液化廢水中主要的有機(jī)物組分,還有部分的烴類(lèi)。含固量對(duì)PHWW中的TOC、氨氮、TN、PO43--P濃度的影響最大,其次是反應(yīng)溫度。COD濃度和TOC濃度之間存在如下線(xiàn)性關(guān)系：COD濃度(mg/L)=2.8657×TOC濃度(mg/L)一51615。水熱液化的原料和產(chǎn)物分離方法顯著影響PHWW的性質(zhì),進(jìn)而影響微藻生物質(zhì)生產(chǎn)效率和營(yíng)養(yǎng)元素回收效率。高蛋白微藻原料來(lái)源的PHWW中氮磷相對(duì)較高,乙醚萃取法降低了TOC濃度和氮氧有機(jī)物的比例,有機(jī)氮濃度和TP濃度分別降低了7.1%和52%, C. vulgaris 1067可耐受的PHWW比例(體積比)從1.9%提高到6.7%,最高的生物質(zhì)產(chǎn)率是真空抽濾法的1.9倍。低蛋白微藻原料來(lái)源的PHWW中TOC濃度和有機(jī)酸濃度相對(duì)較高,真空抽濾法有利于微藻生物質(zhì)的生產(chǎn)及營(yíng)養(yǎng)元素回收。規(guī)則小球藻、蛋白核小球藻、四尾柵藻、銅綠微囊藻和普通小球藻均可以在150-750 mg/L初始TN濃度的PHWW培養(yǎng)基中生長(zhǎng),鈍頂螺旋藻死亡。普通小球藻在PHWW馴化前即達(dá)到了較高的生物累積量和日生產(chǎn)率,可作為PHWW生產(chǎn)生物質(zhì)的潛在藻種。PHWW馴化可以顯著提高規(guī)則小球藻、蛋白核小球藻、四尾柵藻的細(xì)胞活性,縮短延滯期,提高生物累積量和生產(chǎn)率,降低了普通小球藻的生物累積量。增強(qiáng)光合作用的定向誘導(dǎo)提高了生物量的累積和日生產(chǎn)效率。異養(yǎng)能力的增強(qiáng)縮短了普通小球藻的生長(zhǎng)周期,但是降低了生物累積量和生長(zhǎng)速率。C. vulgaris1067在6.7%(v/v)的PHWW中達(dá)到最大的生物累積量日生產(chǎn)率及營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率。當(dāng)初始TN濃度增加到750 mg/L時(shí),微藻的生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制。適宜的接種量為0.103-0.135 g/L最終生物累積量為1.41 g/L,可實(shí)現(xiàn)58.87%的TOC回收率、57.35%的TN回收率和約60%的TP回收率。光周期影響C. vulgaris 1067的生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)元素的回收。隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng),生物量和營(yíng)養(yǎng)元素去除量增加。12：12是較為適宜的光暗比。普通小球藻在PHWW是混合營(yíng)養(yǎng)的營(yíng)養(yǎng)方式,同時(shí)存在氧化磷酸化和光合磷酸化,二者分別貢獻(xiàn)38%和60%,以光合自養(yǎng)占主導(dǎo)。光合磷酸化促進(jìn)氧化磷酸化的進(jìn)程。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X703;Q949.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃英明;王偉良;李元廣;謝靜莉;范建華;陶黎明;;微藻能源技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展思路與策略[J];生物工程學(xué)報(bào);2010年07期

2 朱明珍;微藻產(chǎn)生的抗生素[J];國(guó)外藥學(xué)(抗生素分冊(cè));1987年01期

3 韓迎山;;微藻生物技術(shù)及其應(yīng)用前景[J];植物雜志;1990年06期

4 馬志珍;;微藻固定化培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用前景[J];國(guó)外水產(chǎn);1993年03期

5 林偉,陳，

本文編號(hào)：2392581