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旋转挂膜式微藻光合反应器的设计及养猪污水预处理的研究

黄磊  
【摘要】:本论文针对养猪沼液各营养成分不均衡,氨氮含量高的特点,制作一人工湿地系统用于沼液预处理,并对影响湿地系统的部分运行参数进行初步研究,使用经过预处理的养猪沼液进行小球藻(Chlorellavulgaris)养殖。根据微藻大规模、高密度养殖和污水净化的需要,结合目前微藻光合反应器存在的问题,研制出一种操作简单、光能利用率高的旋转挂膜式微藻光合反应器,对光合反应器的原理、各构件及其连接关系进行了详细说明。试验针对了新型光合反应器和传统跑道式光合反应器中微藻生物量的比较,以及不同浓度沼液在新型光合反应器中水质净化效果和油脂积累进行对比研究。主要结论如下:(1)浓度70%和100%的沼液由于氨氮浓度过高,小球藻无法生长,在第三天出现大量沉淀以及小球藻变黄现象;而浓度10%、30%和50%的沼液中,小球藻能正常生长,其中在10天的实验中,浓度30%组小球藻OD680由0.221增加到0.927,小球藻生长情况最好;浓度10%组的小球藻OD680由0.221增加到0.593,小球藻生长状况最差。三组均能不同程度地吸收沼液中的有机物、氮、磷等,且沼液浓度不同,小球藻油脂含量也不一样,浓度10%组小球藻油脂含量最高,为22%,浓度50%组的小球藻油脂含量最低,为15%,但小球藻在低沼液浓度下细胞密度较低,故获得高产油脂的小球藻需要使用两步培养法。(2)研究运行水位、流速和污染负荷对人工湿地系统沼液预处理效果的影响,在实验的各水平中,沼液净化效果最优的参数是:运行水位25 cm、流速5 mL/s和沼液浓度30%,湿地系统对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到30.4%、35%、33.5%和 20.5%。(3)在相同培养条件下,小球藻(Chlorellavulgaris)在旋转挂膜微藻光合反应器和跑道池反应器中进行露天培养,在10天的实验里,旋转挂膜式微藻光合反应器中小球藻生物量由0.068 mg/L增加到0.34 mg/L,跑道池反应器中小球藻生物量由0.068 mg/L增加到0.19 mg/L,在新型光合反应器中藻生长速率提高了 2倍多。小球藻接种量对微藻生长速率和油脂积累有影响,在5%到15%的接种范围内,接种量越大,小球藻生长越快,油脂积累越越多。


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