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《广东工业大学》 2018年
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基于小球藻培养的猪场发酵沼液净化与油脂生产耦合研究

韩浩  
【摘要】:随着畜禽养殖业规模化的迅速发展,畜禽养殖的规模化使厌氧发酵沼液排放的数量相当大,随之也产生了大量的厌氧发酵废液,给周边环境带来极大的压力,探寻一种有效、简单而又有经济收益的沼液深度处理技术已迫在眉睫。利用微藻对养猪沼液进行处理和传统的处理方法相比,不仅可以净化沼液而且还可以获得丰富的生物质资源。本研究利用养猪场厌氧发酵沼液驯化培养微藻,达到既能净化发酵沼液,同时微藻藻细胞又可以积累油脂,使养殖发酵沼液废水达到资源化利用的目的,研究结果如下:利用养猪场厌氧发酵沼液驯化培养淡水小球藻、普通小球藻和蛋白核小球藻,研究三种小球藻在发酵沼液中的生长及油脂积累特性,及对厌氧发酵沼液的净化效果。结果表明,三种小球藻均能在厌氧发酵沼液中生长,淡水小球藻、普通小球藻、蛋白核小球藻对猪厂厌氧发酵沼液中总氮的去除率分别为48%、61%、73%,对总磷的去除率分别为71%、93%、89%,对COD的去除效率分别为75%、79%、85%,生物质产量分别能达到2.27、2.5、2.8 g/L。三种小球藻均能利用沼液中的氮磷和有机碳源促进生物量、中性脂和油脂的持续积累,其中蛋白核小球藻含油率和产油率最高,分别为28%和51 mg/L/d,蛋白核小球藻脂肪酸主要组分是C16:0和C18:3,且饱和脂肪酸约占总量的68.6%,对发酵沼液中污染物的去除率更高,能够利用更多的碳源积累更多且比较优质的油脂。利用养猪场厌氧发酵沼液培养蛋白核小球藻,开展系列研究。研究了不同初始COD浓度的条件下,蛋白核小球藻的生长和油脂积累特性及对沼液的净化效果,并对蛋白核小球藻所含油脂脂肪酸组成进行了分析。结果表明,蛋白核小球藻在初始COD浓度为250 mg/L的沼液中生长最好,培养18 d后生物量达到2.75g/L。在初始COD浓度分别为50、250、450 mg/L的沼液中培养蛋白核小球藻,总氮的去除率分别为92%、94%、71%,总磷的去除效率分别为100%、91%、92%,COD的去除效率分别为74%、77%、64%。获得的蛋白核小球藻含油率分别为16%、29%、22%。表明发酵沼液中COD不同,蛋白核小球藻的油脂含量不同,适当浓度的COD能促进蛋白核小球藻积累更多的油脂。且不同初始浓度厌氧发酵沼液培养获得的蛋白核小球藻油脂所含脂肪酸组分比例不同。在最佳初始COD(250 mg/L)厌氧发酵沼液的藻细胞总饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的比例为42.6:57.4。研究在不同蛋白核小球藻接种密度(0.11、0.54、1.2 g/L)条件下对发酵沼液的净化效果。结果表明,培养18 d后,蛋白核小球藻接种密度为0.54 g/L的沼液中获得的藻细胞生物量干重最大为3.53 g/L。初始接种密度为0.11、0.54、1.2 g/L的蛋白核小球藻在沼液培养基中培养18 d后,对总氮的去除率影响不大,去除率分别为69%、74%、71%。蛋白核小球藻初始接种密度越大对发酵沼液中总磷的去除率越大,去除率分别为80%、87%、90%。蛋白核小球藻接种密度为0.54 g/L的沼液中COD的去除效率最高为79%。蛋白核小球藻接种密度为0.54 g/L较好,藻细胞的生长情况和对污染物的去除都比较好。研究在不同曝气量(0.1、0.5、1 L/min)条件下蛋白核小球藻对发酵沼液的净化效果。结果表明,各组蛋白核小球藻生长18 d后,曝气量为0.5 L/min沼液组中的蛋白核小球藻生长最好,对发酵沼液中污染物的去除效率最好,获得的藻细胞生物量干重最大为3.3 g/L,对沼液中总氮的去除率为90%,对总磷的去除率为96%,对COD的去除效率为91%。在蛋白核小球藻培养过程中曝气量为0.5 L/min时,藻细胞的生长情况和对污染物的去除都比较好。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X713;Q949.2

【参考文献】
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