小球藻在源分离尿液中生长和去除氮磷的特性研究

论文摘要

源分离系统实现了尿液污水的单独收集和处理，由此产生的源分离尿液含有较高浓度的氮磷化合物，具有污染性和资源性的双重特征。小球藻对环境的适应性较强，可以利用污水中的氮、磷实现自身的生长，同时将污染源转化为生物资源和可再生能源。以源分离尿液培养小球藻可以实现氮磷去除和资源回收的双重效益，具有良好的应用前景。本论文以源分离尿液为营养基质培养小球藻（Chlorella vulgaris），研究了藻细胞的生长和源分离尿液的氮磷去除情况。小球藻在真实的源分离尿液中生长良好，可以耐受180~360mgN/L的氨氮浓度。与标准营养液相比，小球藻在未稀释的源分离尿液中生长速率更高且油脂含量接近，收获的藻细胞具有生产生物柴油的应用价值。小球藻对氨的利用使pH迅速降低，在pH相对稳定的条件下小球藻才可连续快速地生长。pH在6.0~8.0范围内适宜小球藻的生长，pH高于8.0时氨对藻的抑制作用较强，而pH低于6.0时培养体系易酸化，导致细胞大量死亡。向源分离尿液中通入5%的二氧化碳，可以显著提高小球藻的生长速率，在较短的培养周期内收获较高浓度的藻液。以未稀释的源分离尿液作为培养基质，通入5%的二氧化碳，并将pH控制在7.0是小球藻生长的最佳条件。研究发现，通入二氧化碳或降低氨氮浓度均使单位细胞去除量下降，而相同的因素则使细胞生长速率升高。随细胞生长速率升高，源分离尿液的氮磷去除量升高。在最佳生长条件下，总氮和总磷去除量分别为60.7mgN/L和7.0mgP/L。氨氮和尿素对小球藻的生长有不同的影响。在一定范围内，随氨氮浓度升高，细胞生长速率逐渐下降；随尿素浓度升高，细胞生长速率则逐渐升高。对源分离尿液进行稀释可以降低氨氮的抑制作用，但稀释后营养物质的浓度降低，小球藻的生长速率和氮磷去除量下降。氨化程度低的源分离尿液中含有较高浓度的尿素，同时氨氮浓度相对较低，以其作为培养基质有利于小球藻的生长和氮磷的去除。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 小球藻的规模化培养与应用
• 1.1.2 源分离尿液的特征及资源化前景
• 1.2 以废水培养小球藻的研究现状
• 1.3 小球藻对废水中氮磷去除的研究现状
• 1.3.1 小球藻去除废水中氮磷的优势
• 1.3.2 小球藻去除氮磷的影响因素
• 1.3.3 小球藻去除氮磷的强化措施
• 1.4 以尿液培养小球藻的研究现状
• 1.4.1 尿液培养微藻的可行性
• 1.4.2 微藻对尿液的耐受性
• 1.5 研究目的与研究内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 技术路线
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 藻种
• 2.1.2 培养液
• 2.1.3 固定化相关试剂
• 2.1.4 其他试剂
• 2.1.5 主要仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 小球藻的培养方法
• 2.2.2 固定化及脱固定化方法
• 2.2.3 主要参数的测定方法
• 第3章 小球藻在源分离尿液中的生长特性研究
• 3.1 小球藻的基本特征
• 3.1.1 小球藻在BG11营养液中的生长特性
• 3.1.2 藻细胞浓度与藻液吸光度的相关性
• 3.2 小球藻在BG11与源分离尿液中的生长差异
• 3.3 pH对小球藻生长的影响
• 3.3.1 以硝酸盐为氮源时pH对小球藻生长的影响
• 3.3.2 以氨为氮源时pH对小球藻生长的影响
• 3.3.3 pH 的稳定对小球藻生长的影响
• 3.4 源分离尿液的稀释对小球藻生长的影响
• 3.5 通气培养对小球藻生长的影响
• 3.5.1 通空气和通二氧化碳对小球藻生长的影响
• 3.5.2 通二氧化碳条件下pH对小球藻生长的影响
• 3.6 氮元素浓度对小球藻生长的影响
• 3.6.1 氨氮浓度对小球藻生长的影响
• 3.6.2 尿素浓度对小球藻生长的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 小球藻对源分离尿液中氮磷的去除特性研究
• 4.1 单位细胞去除量的定义
• 4.2 源分离尿液的稀释对氮磷去除的影响
• 4.3 通气对氮磷去除的影响
• 4.3.1 通气对培养液氮磷浓度的影响
• 4.3.2 通气对藻去除氮磷的影响
• 4.4 pH对氮磷去除的影响
• 4.5 氮元素浓度对氮磷去除的影响
• 4.5.1 氨氮浓度对氮磷去除的影响
• 4.5.2 尿素浓度对氮磷去除的影响
• 4.6 藻细胞固定化对氮磷去除的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果