利用廢棄碳源異養(yǎng)培養(yǎng)小球藻制備生物柴油的研究.pdf

1、近年來(lái),隨著化石燃料的耗用,化石燃料價(jià)格增加,溫室氣體排放量增加,引起了環(huán)境問(wèn)題。對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)成為能源與環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),其中,生物柴油,具有可再生性、可生物降解性、無(wú)毒性,成為一種非常具有潛力的可再生能源。目前利用微藻制備生物柴油遇到的問(wèn)題主要有兩個(gè):高成本和低產(chǎn)率。為了降低微藻培養(yǎng)成本,提高產(chǎn)率,我們尋求可利用的廢棄碳源來(lái)代替葡萄糖培養(yǎng)微藻。而與此同時(shí),有機(jī)廢水以及廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥中有機(jī)碳源、營(yíng)養(yǎng)元素以及微量元素含量

2、豐富,還包括一些有害成分及難降解的污染物。這類(lèi)廢棄碳源是否可以用于微藻合成生物柴油還有待研究。
　　本課題選擇了兩種廢棄碳源進(jìn)行研究:產(chǎn)酸廢水、污泥水解液。其中,產(chǎn)酸廢水為糖蜜廢水經(jīng)過(guò)厭氧產(chǎn)酸反應(yīng)器發(fā)酵的出水,污泥水解液由污水處理廠的剩余污泥經(jīng)過(guò)超聲和厭氧水解獲得。以二者為碳源異養(yǎng)培養(yǎng)小球藻制備生物柴油。
　　實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)酸廢水的主要成分為揮發(fā)酸VFAs,出水平均COD濃度為5300mg/L,VFAs占到40％,還有一些大分子

3、物質(zhì)和剩余的蔗糖,沒(méi)有檢測(cè)到氮和磷。污泥水解液的成分主要為揮發(fā)酸,污泥水解液的平均COD濃度為3838mg/L,VFAs占到60%,污泥水解液的總氮濃度為264.82mg/L,總磷濃度為205.31mg/L。
　　經(jīng)過(guò)預(yù)處理,產(chǎn)酸廢水和污泥水解液用來(lái)培養(yǎng)小球藻。通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn),比較15g/L葡萄糖、5g/L葡萄糖、產(chǎn)酸廢水和污泥水解液異養(yǎng)培養(yǎng)小球藻時(shí)獲得的生物量和油脂累積量。其中,15g/L的葡萄糖濃度是前期實(shí)驗(yàn)得出的培養(yǎng)小球藻的最

4、佳濃度,5g/L的葡萄糖濃度與產(chǎn)酸廢水COD濃度相當(dāng)。穩(wěn)定后期,獲得的小球藻生物量分別為:0.625g/L,0.4375g/L,0.4875g/L,0.495g/L,對(duì)應(yīng)的油脂累積量分別為:31.05%,25.37%,22.54%,21.50%?？梢钥闯鲇卯a(chǎn)酸廢水和污泥水解液培養(yǎng)微藻制備生物柴油時(shí)獲得生物量均比5g/L葡萄糖溶液培養(yǎng)時(shí)好,含油量相當(dāng)。
　　通過(guò)分析測(cè)試得知,小球藻很容易利用小分子有機(jī)酸,包括乙酸,丙酸,丁酸,異丁酸

5、,戊酸,異戊酸。其中,戊酸、丁酸、乙醇和丙酸量的一半用于小球藻細(xì)胞的生長(zhǎng),而丙酸量的一半和所有的乙酸被小球藻用來(lái)合成能量物質(zhì)儲(chǔ)存。蛋白質(zhì)用來(lái)生長(zhǎng),多糖一半用于小球藻的生長(zhǎng),一半用于油脂合成。生長(zhǎng)過(guò)程中,廢棄碳源中所蘊(yùn)含的氮磷營(yíng)養(yǎng)元素也得到了很好的利用。最后通過(guò)流加培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)了小球藻的高密度培養(yǎng),在144h時(shí),生物量取得最高值為0.706g/L,油脂累積量為23.28%,獲得了更多的生物量。酯交換反應(yīng)后,通過(guò)GC-MS測(cè)定了生物柴油的成分,