小球藻对海水冲厕污水的净化作用及其产油性能研究

以海水冲厕污水作为培养液培养小球藻(Chlorella vulgaris),研究了小球藻的生长及其对海水冲厕污水中氮、磷和有机物的净化作用,并对小球藻细胞总脂含量和脂肪酸组成进行了分析。结果表明:小球藻在以海水冲厕污水作为培养液时,其生长速率和生物量与在BG11培养液中生长时相比明显较低;小球藻能够有效吸收海水冲厕污水中的氮、磷,12d时对氨氮和总磷的去除率分别达到87.9%和98.2%;采用海水冲厕污水培养出的小球藻细胞总脂含量达到33.03%,其脂肪酸组成与采用BG11培养的相比略有变化,总体以C16和C18为主,符合作为生物柴油生产原料的要求。     

制备生物柴油用小球藻的油脂富集培养研究

研究了培养温度、光照强度、氮源及其氮含量对小球藻Chlorella spp的生长、油脂含量及脂肪酸的影响,以期获得最为适宜的富含油脂微藻的培养条件.采用比生长速率评价微藻的生长状况,以溶剂浸提法提取微藻中的油脂,并采用气质联用和气相色谱分析微藻的脂肪酸纰成.研究结果表明.既能使微藻Chlorella spp良好生长又可提高其油脂含量的培养条件为:温度25℃、光照强度3 500 lux、添加氮源硝酸钠并使其含氮质量浓度为0.25 g/L,此时的油脂含量可达43.7%.微藻脂肪酸的组成以C16∶0、C18∶0、C18∶2为主,表明小球藻的主要脂肪酸组成为C16和C18脂肪酸.     

小球藻对奶牛场沼液处理能力及生物质生产的探究

为资源化处理奶牛场沼液、探究小球藻Chlorella vulgaris NIES-227对奶牛场沼液的处理能力以及生物质利用潜力,在柱式光生物反应器中利用小球藻处理沼液占比分别为25%、50%、75%和 100% 4种不同浓度的未灭菌污水。研究结果显示,各浓度污水中总氮、总磷和COD的去除率分别为36.0%～92.5%、42.8%～100%和6.9%～32.2%。在沼液占比为25%的污水中氮磷的去除率最高,氨氮、总氮和总磷的去除效率分别可达99.9%、91.0%和100%。微藻在低浓度沼液（25%～50%）中生长状态良好,在沼液占比为50%的污水中可获得最高生物质产率393.6 mg/(L·d)。但是在高浓度沼液（75%～100%）中微藻生长受到一定抑制,导致氮磷的去除效果变差。培养期间细菌的数量增长显著,促进了COD的去除。各浓度沼液生物质中总脂、总糖和蛋白质含量分别为13.2%～32.2%、12.3%～27.6%和16.2%～30.9%。实验数据表明,低浓度沼液能产生更多高能量组分的生物质,适合用作生物燃料的开发;高浓度沼液能产生含较多蛋白质的生物质,更适合用作动物饲料。     

小球藻对奶牛场沼液处理能力及生物质生产的探究

为资源化处理奶牛场沼液、探究小球藻Chlorella vulgaris NIES-227对奶牛场沼液的处理能力以及生物质利用潜力,在柱式光生物反应器中利用小球藻处理沼液占比分别为25%、50%、75%和100%4种不同浓度的未灭菌污水。研究结果显示,各浓度污水中总氮、总磷和COD的去除率分别为36.0%～92.5%、42.8%～100%和6.9%～32.2%。在沼液占比为25%的污水中氮磷的去除率最高,氨氮、总氮和总磷的去除效率分别可达99.9%、91.0%和100%。微藻在低浓度沼液(25%～50%)中生长状态良好,在沼液占比为50%的污水中可获得最高生物质产率393.6 mg/(L·d)。但是在高浓度沼液(75%～100%)中微藻生长受到一定抑制,导致氮磷的去除效果变差。培养期间细菌的数量增长显著,促进了COD的去除。各浓度沼液生物质中总脂、总糖和蛋白质含量分别为13.2%～32.2%、12.3%～27.6%和16.2%～30.9%。实验数据表明,低浓度沼液能产生更多高能量组分的生物质,适合用作生物燃料的开发;高浓度沼液能产生含较多蛋白质的生物质,更适合用作动物饲料。     

小球藻在餐厨沼液中的培养条件及效果研究

针对餐厨沼液资源化处理的需求，开展小球藻培养实验，研究小球藻在预处理后的餐厨沼液中培养条件、耐盐量以及主要污染物的去除情况。结果表明：餐厨沼液稀释至20%的浓度，pH 6～7，接种量OD680=0.1，含盐量<0.5%为最佳培养条件，此时，小球藻能有效去除沼液中82%的氨氮，但小球藻对沼液中的COD去除能力较弱。餐厨沼液中氨氮的去除，将有效降低后续处理的难度。     

微绿球藻去除沼液氮、磷研究

微绿球藻对环境变化适应性较强,若用沼液培养既能节约成本,又可以避免沼液所含N、P导致水体富营养化。论文主要研究在微藻培养过程中,高温灭菌、盐度、pH值以及沼液稀释倍数等因素对微藻生长及N、P去除率的影响。研究表明,高温灭菌使TN、TP降低,对微藻生长不利;较高的pH值对生长不利,而且盐度为5％0时,微藻呈现负增长趋势。使用原沼液直接培养,体积分数为20％时,微藻生长最优,此时N、P去除率分别为71．96％和72．40％。TP去除率最高的是100％的沼液培养。去除率为80．63％,TN去除率最高的是40~,6的沼液培养,去除率为82．74％。     

外源维生素B_(12)对小球藻光合性能和模拟沼液净化效果的影响

以普通小球藻为实验对象,分析不同外源维生素B_(12)浓度对小球藻光合性能和模拟沼液净化效果的影响。研究发现,当维生素B_(12)浓度为100 ng/L时,培养7 d的小球藻光合性能和沼液净化效果较优,叶绿素a含量为107.1μg/L,碳酸酐酶活性为28.2 EU,光合性能参数F_V/F_M、PI_(ABS)、Ψ_O、Φ_(EO)、Φ_(DO)分别为0.65、3.98、0.80、0.52和0.36,沼液中TN、TP和COD的最大去除率分别为76.5%、83.6%和79.9%。结果表明:添加适量的维生素B_(12)可以调控小球藻的光合性能,实现沼液的高效生物净化。本研究可为微藻在废水处理中的科学应用提供一定的理论指导。     

异养小球藻产总脂肪酸的培养基优化

研究了异养小球藻(Chlorella protothecoides)分批培养基中葡萄糖和硝酸盐浓度对生物量、总脂和总脂肪酸产量的影响.结果表明,当细胞在含有40 g·L-1葡萄糖和0.1 mol·L-1 NaNO3的异养培养基中生长时,总脂和总脂肪酸的产量可分别达到最高值为3.83 g·L-1和1.64 g·L-1,同时C18脂肪酸占总脂肪酸的比例超过69%,总脂肪酸占总脂的比例也高达42.63%,总脂含量约为24.3%.通过优化异养小球藻培养基中的葡萄糖和硝酸盐浓度,能够获得高产总脂肪酸,进而生产生物柴油.     

小球藻处理养猪业沼液研究

利用不同浓度的沼液驯化小球藻(Chlorella vulgaris)得到耐高浓度沼液的优势藻株,然后用于处理养猪业沼液.结果表明:在曝气条件下培养小球藻能够高效利用沼液中的养分并使沼液得到高度净化.小球藻处理10 d后沼液中主要有机物指标:化学需氧量(COD)、悬浮物、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)分别下降到162.3、52、14.66 mg/L和7.57 mg/L,对应去除率分别为77.61％、91％、94.76％和80.03％.处理结果低于国标规定的集约化养猪业水污染物最高允许日排放质量浓度400、200、80 mg/L和8 mg/L.     

小球藻在蔗渣酶解液中的异养生长及其脂肪酸生成

在高温液态水处理的甘蔗渣酶解过程中添加Tween80可使聚糖转化率提高11.4%。根据蔗渣酶解液中糖的种类及含量,用葡萄糖、木糖和纤维二糖标准品模拟蔗渣酶解液组成配制成相应的混合糖培养基,同时配制仅含葡萄糖的培养基,在有、无Tween80和BG11(Blue-Green 11)的条件下,考察小球藻在不同培养基中的异养生长及脂肪酸生成。结果显示Tween80对小球藻的生长具有抑制作用,纤维二糖也会影响小球藻的生长;小球藻在添加BG11的葡萄糖培养基中的生物量最高,为1.97 g·L^-1,在添加BG11的蔗渣酶解液中的生物量高出未添加BG11的2倍,在含有Tween80和BG11的蔗渣酶解液中的总脂肪酸含量最高,达到6.90%,在所有培养基中产生的脂肪酸以C_16:0、C_18:1、C_18:3、C_20:1和C_20:4为主;培养基组成优化可进一步提高微藻生物量和油脂产量。     

越南安息香种子脂肪酸的在线甲基化-GC分析研究

建立了分析越南安息香种子油、果实和果壳的脂肪酸组成的在线甲基化-气相色谱法。将微克级的安息香样品与2μL衍生化试剂三甲基氢氧化硫（0.2 mol/L）加入裂解器,在350℃下瞬间反应,由气相色谱在线检测到8种脂肪酸甲酯成分,主要有棕榈酸（ C16∶0）、硬脂酸（ C18∶0）、油酸（ C18∶1）、亚油酸（ C18∶2）和亚麻酸（ C18∶3）,不饱和脂肪酸含量在84.5%以上,其中亚油酸含量最高,达47.29%。5次平行测定的相对标准偏差（ RSD）小于3.81%。并结合相似性分析法比较了4种不同产地的安息香种仁与6种食用油的脂肪酸组成,相似性结果表明不同产地的安息香种仁的脂肪酸组成相似,其脂肪酸组成与食用植物油相近,与玉米油的组成分布最为接近,相似系数在0.987~0.990,且越南安息香种子中人体必需的多不饱和脂肪酸含量（ C18∶2和C18∶3）与大豆油和葵花籽油相近,高于一般植物油,具有较高的营养价值。结果表明该法简便、快速、准确,适合越南安息香种子油脂的测定。     

菌藻共生序批式生物膜反应器处理猪场沼液

采用活性污泥、光合细菌和小球藻组成的菌藻共生序批式生物膜反应器(SBBR)对猪场沼液进行了净化处理,研究了HRT和光照度等因素对污染物去除效果的影响。结果表明,优化HRT为2 d、光照度为5 klx。系统运行稳定后,COD、NH_4~+-N、TN和TP的去除率分别为92.16%±0.82%、97.98%±0.53%、87.95%±0.55%和84.25%±0.45%,出水COD和NH_4~+-N、TN、TP的质量浓度分别为(143.3±15.0)mg/L和(14.24±3.74)、(97.48±4.45)、(5.20±0.15)mg/L。该系统稳定性好,能有效地去除沼液中的污染物,可用于猪场沼液净化。     

外源吸收剂对沼液CO_2吸收及农业应用的影响

作为生物质厌氧发酵产沼气的副产物,沼液呈弱碱性,并富含刺激植物生长的有益成分,理论上可作为一种融合CO_2吸收和CO_2生物储存的可再生吸收剂,但沼液CO_2吸收性能需要强化。外源CO_2吸收剂的添加有助于提升沼液的CO_2吸收性能,但也会影响沼液的植物生理毒性。因此,本文在经典鼓泡式CO_2吸收装置中,研究了6种典型外源吸收剂对沼液CO_2吸收性能及植物生理毒性的影响,探究了沼液浓缩倍数和外源吸收剂添加量对沼液CO_2吸收性能的提升效果,并从植物生理毒性及总磷含量角度探讨了其对沼液农业应用的影响。结果表明:减压浓缩对沼液中主要有害物质氨氮具有脱除作用,当沼液被浓缩到5倍时,氨氮脱除率可达87.69%。与直接向原沼液中引入低浓度外源吸收剂相比,通过向浓缩沼液中添加高浓度吸收剂不仅可大幅提高单位体积沼液的CO_2携带量,而且将富CO_2沼液稀释至浓缩前的体积后,其种子发芽指数(GI值)也优于原沼液。同时,外源吸收剂的添加对沼液中总磷具有一定脱除作用,降低了沼液应用过程中磷对环境的潜在危害。6种外源吸收剂中,乙醇胺(MEA)在提高沼液CO_2吸收性能及降低植物生理毒性等方面具有综合优势。     

利用普通小球藻Chlorella vulgaris C9-JN2010处理氨基酸工业废水的研究

用普通小球藻Chlorella vulgaris C9-JN2010处理氨基酸工业废水,实现废水无害化利用。在微型鼓泡式光反应器中,(25±1)℃,pH(6.5±0.5),0.1 vvm空气流速,4 000 lux,16 h:8 h光暗比条件下,分别考察小球藻在体积分数为20%、40%、60%、80%及100%的氨基酸废水中培养生物量变化及TN、TP、COD的去除率。结果表明,体积分数40%氨基酸废水处理效果最好,停留时间3～4 d,藻细胞干重、比生长速率和最大生产强度分别为0.731 g/L、0.565 d-1、0.243 g/(L.d);废水中TN、TP及COD的去除率分别为92.0%、98.0%及80.0%,对应去除强度分别为30.7、3.28、133.3mg/(L.d)。利用小球藻可以较彻底的去除氨基酸废水中氮、磷及COD等营养,达到污水处理效果。     

有机碳源对异养小球藻生长、蛋白质和叶绿素含量的影响

研究了分别以葡萄糖、蔗糖和乙酸钠为唯一有机碳源异养养殖小球藻的生长、蛋白质和叶绿素合成。葡萄糖和乙酸钠培养的小球藻都出现了高浓度抑制生长的现象,小球藻在葡萄糖和乙酸钠中的最适生长浓度分别为25 g/L和35g/L,最大OD_(680)为5.45和1.93。但是小球藻的生物量随蔗糖浓度增大而增大,当蔗糖浓度为45g/L时出现了最大OD6_(80) 8.13。乙酸钠、蔗糖、葡萄糖培养42小时的小球藻的蛋白质含量分别为18%、15 %和14%,叶绿素含量分别为:17、10、8 mg/g。综合考虑小球藻生长、蛋白质及叶绿素合成,25 g/L葡萄糖是小球藻异养的最适有机碳源。     

微藻-真菌共生体净化沼液效果研究

开展了利用具有高耐污性的小球藻、斜生栅藻和灵芝菌进行共生体的构建并应用于沼液的净化研究。实验中首先考察了藻菌比例及共培转速对藻菌共生体形成的影响并确定了共生体最佳形成条件；其次对共生体净化沼液效果的影响因素进行了探究，确定了最佳光照和光周期变化。结果表明，1:20是共生体形成的最佳比例；培养转速为160 rpm时能很好的形成藻菌共生体；在红光和蓝光光照波长比为5:5、光周期为16 h昼/8 h夜时，小球藻-灵芝菌形成的共生体对沼液净化效果最佳，此时COD、TN和TP的去除率分别达到73.68%±5.32%、77.05%±6.25%和79.36%±5.08%。     

不同来源家庭户用沼气池沼液成分分析及风险评价

采集了中国8个省市的43个不同原料家庭户用沼气池的沼液,进行化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)、磷酸盐(PO43?)和重金属等指标分析,阐述不同原料导致沼液成分的差异,评价了不同来源沼液存在的生态风险,旨在为不同来源沼液的资源化利用提供理论依据。研究结果表明,以牛粪和秸秆为原料的沼液COD浓度较高,分别达到6800 mg·L?1和5800 mg·L?1;以猪粪和混合粪便为原料的沼液氨氮浓度较高,都超过1800 mg·L?1,而牛粪原料沼液氨氮浓度明显低于其他原料,平均值仅有450 mg·L?1,因此以牛粪为原料的沼液COD/NH+4-N显著高于其他三种原料,COD/NH+4-N达到15,而其他三种原料的沼液COD/NH+4-N均低于5;所有原料沼液磷酸盐浓度的平均值均低于80 mg·L?1;沼液中汞的污染较严重,且在不同原料和不同地区的沼液中具有普遍性;潜在生态风险指数RI分析结果表明,云南、河南和湖北的沼液RI介于130~260之间,属于中等生态危害,存在一定的生态风险。     

不同组合工艺处理浓缩液效果对比实验研究

以COD去除率为考核指标,研究了组合工艺絮凝沉淀-芬顿法、絮凝沉淀-活性炭-双氧水法、芬顿氧化-生化法(第一次、第二次)、次氯酸法、高锰酸钾法对浓缩液的处理效果,并研究了稀释倍数对COD测定的影响。结果表明:絮凝沉淀-芬顿法工艺COD去除率为30.9%,絮凝沉淀-活性炭-双氧水法工艺COD去除率为23.5%,芬顿氧化-生化法(第一次)工艺COD去除率为46.1%,芬顿氧化-生化法(第二次)工艺COD去除率为38.8%,次氯酸法工艺COD去除率为50.3%,高锰酸钾法工艺COD去除率为2.5%;稀释倍数对COD测定结果影响较大,最佳稀释倍数为10倍以内。     

营养盐对小球藻生长及胞内多糖含量的影响

微藻含有的多糖以及糖蛋白等活性物质具有许多重要的生物活性和生理功能。在24～26℃、自然光照的条件下,首先考察小球藻生长与胞内多糖积累的关系,其次利用正交设计实验考察不同浓度的营养盐对小球藻生长及胞内多糖含量的影响。结果表明,小球藻中多糖的合成与积累主要发生在生长过程的平衡期。利于小球藻生长的营养盐的优化组合为:C6H12O6:2g·L-1,KNO3:0 8g·L-1,NaH2PO4:0 2g·L-1,此时的细胞密度为6 46×107个细胞·L-1培养液。获得最高总糖含量的营养盐的优化组合为:C6H12O6:10g·L-1,KNO3:1 6g·L-1,NaH2PO4:0 4g·L-1。与之对应的总糖含量为:168 1mg·g-1。此结果为进一步从微藻中获取单一组成的、具有重要生物和生理活性的多糖及糖蛋白提供了优化培养微藻的实验依据和规模化生产的基础条件。     

小球藻的沼液驯化、抗生素敏感性分析和选择标记筛选

通过平板划线法从河北的部分河流中筛选到5株小球藻,经奶牛养殖废水沼液驯化后得到优势藻株,通过18S rDNA序列分析和系统发育树构建对优势藻株种属进行鉴定,并比较了其对G418、氨苄青霉素和潮霉素的敏感性。结果表明,藻株X-1在奶牛养殖废水沼液中的适应能力最强,对沼液中总氮、总磷和COD的去除能力最强;藻株X-1与Chlorella sp.的相似度最高;小球藻X-1对G418的敏感性最强,G418可作为小球藻X-1基因工程中的选择标记抗生素,最佳浓度为160μg·mL~(-1)。该研究为小球藻X-1利用G418作为选择标记构建表达载体、转化小球藻、培养无菌藻系提供了实验依据。