【正文】 ,阮榕生 ,孔慶學(xué) . 利用市政廢水和火電廠煙道氣大規(guī)模培養(yǎng)高油微藻 [J]. 生物加工過程 ,2022,6(3)： 29~33 [5] 王秀錦 ,李兆勝 ,邢冠嵐 . 蛋白核小球藻 Chlorella pyrenoidosa15 的異養(yǎng)培養(yǎng)條件優(yōu)化及污水養(yǎng)殖 [J] . 環(huán)境科學(xué) ,2022,33(8)： 2735~2740 [6] 賀國強(qiáng) ,鄧志平 ,陶麗 . 高油脂產(chǎn)率微藻的篩選及發(fā)酵條件的優(yōu)化 [J]. 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào) ,2022,18(6)： 1046~1053 [7] 張靜霞 . 利用微藻處理污水的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢 [J] . 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 ,2022,4(3)：206~207 [8] 胡洪營 ,李鑫 . 利用污水資源生產(chǎn)微藻生物柴油的關(guān)鍵技術(shù)及潛力分析 [J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào) ,2022, 19(3)： 739~744 [9] 姚茹 ,程麗華 ,徐新華 . 微藻的高油脂化技術(shù)研究進(jìn)展 [J]. 化學(xué)進(jìn)展 ,2022, 22(6)：1221~1232 [10] 石 玉 新 , 穆迪 , 武 洪 慶 . 微 藻 油 脂 含 量 的 幾 種 快 速 測 定 方 法 [J]. 安 徽 農(nóng) 業(yè) 科學(xué) ,2022,40(21)： 11067 ~11069 [11] Kim MK,Park JW,Park CS,et al. Enhanced product。同時(shí)，對培養(yǎng)中水體 TN 與 TP 殘留的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微藻對無機(jī)氮與磷均有著高效的吸收機(jī)制，在合適的加入量下培養(yǎng) 7~8 d 后的水體， 只檢測 到 極少 氮與磷的存在。 綜上，城市生活污 水養(yǎng)殖小球藻時(shí)在保證污水凈化效果的前提下要獲得最大生物量 使應(yīng)保證 污水中總氮濃度為 ，總磷濃度為 ，并保證足量的鈣離子、鎂離子、鐵離子和的微量元素?？梢钥闯鲞^高濃度的磷對小球藻的油脂積累有抑制作用。但氮源缺乏時(shí) ,蛋白質(zhì)和核酸等含氮化合物的合成受到限制 ,而含氮元素較少的貯存脂類和絕大多數(shù)膜質(zhì)仍能繼續(xù)合成 ,因此在細(xì)胞干質(zhì)量中的含量增加。 培養(yǎng) 20d ，以 OD680 為指標(biāo)監(jiān)測小球藻的生長情況，并檢測污水中總氮的降低情況， 確定小球藻的氮處理能力 [12]。由此可見適宜小球藻生長的 鎂 離子濃度為 75 mg/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖 39。 如圖 37 所示，從第 4 組條件的污水總磷濃度曲線上可以看出其總磷濃度的降低趨勢明顯快于其他六組，而第 4 組條件的污水總磷濃度含量曲線上可以看出，在添加 MgSO4 各 物質(zhì)的添加量參照 SE培養(yǎng)基。 （ 4） pH 與氮源的正交實(shí)驗(yàn) 設(shè)置 A、 B、 C 三 大組實(shí)驗(yàn)， 通過通過添加 NaOH 溶液來調(diào)節(jié)培養(yǎng)液 pH，使培養(yǎng)液的 pH 分別為為 9。而全光照條件和 16:8 的光暗周期下，小球藻的生長較緩，最大 OD 值在 左右，遠(yuǎn)小于最大值 。 小球藻細(xì)胞干重和 OD 值間線性關(guān)系 用 SE 培養(yǎng)基培養(yǎng)小球藻，取不同 培養(yǎng) 時(shí)期的 小球 藻 培養(yǎng)液 液進(jìn)行細(xì)胞干重的測定，同時(shí)檢測藻液的 OD680，以求得小球藻的細(xì)胞干重和 OD680 間公式。合并所有的提取液，加入氯仿和水，使氯仿、甲醇和水的最終體積比為 1∶ 1∶ 。 細(xì)胞生物量 和細(xì)胞干重 測定 用紫外可見分光光度儀測定微藻溶液在 680 nm 處的吸光值（ OD680）。裝入特定的容器并蓋好 ,然后在每 2 個(gè)連續(xù)作業(yè)日內(nèi) ,每天蒸汽處理 2 h。6H2O MgSO4 5H2O ； CaCO3 ； 菜園土 ； HCl； NaOH；H3BO3等。 圖 11 城市生活污水生產(chǎn)生物柴油技術(shù)路線圖 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 第 2 章 實(shí)驗(yàn) 材料和方法 實(shí)驗(yàn)材料和儀器 試劑： NaNO3； NaCl； K2HPO4； MgSO4 b 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得重金屬耐受株，或鑒定、克隆相關(guān)基因，將有助于揭示藻類重金屬耐性和解毒機(jī)制，并推動相關(guān)領(lǐng)域的研究。我國微藻研究中，微藻光生物反應(yīng)器也是一個(gè)新方面。但由于活性污泥的遮光作用，使得光因子成為對“活性藻”工藝影響較大的因素，進(jìn)而阻礙了“活性藻”在工程中的推廣應(yīng)用 [5]。此外，微藻光合作 用形成高 pH值，也可起到一定的消毒作用。藻類是自養(yǎng)型生物，其生長對廢水中的營養(yǎng)要求較低。 微藻是一種浮游的光自養(yǎng)微生物類群 ,廣泛存在于海洋 、 湖泊 、 河流等水體環(huán)境中 ， 其中有很多藻種在特定環(huán)境條件下 ,可以積累大量的油脂產(chǎn)物 ， 用于生物柴油生產(chǎn) ， 同時(shí)由于其光合效率高 、 生長速度快 、 產(chǎn)油量高 、 吸收 CO2 作為碳源利用 、 不與民爭糧和不與糧爭地等優(yōu)勢 ， 因而具有比傳統(tǒng)油料作物更高的發(fā)展?jié)摿?。 因此，找到合適的廉價(jià)培養(yǎng)基，降低生產(chǎn)成本，成為該技術(shù)的關(guān)鍵之一。相關(guān)研究表明，通過養(yǎng)殖產(chǎn)油微藻，每公頃土地每年可獲得的油脂高達(dá) 15000 升，而傳統(tǒng)的油料作物如大豆等，每公頃土地每年的產(chǎn)量卻只有 150200 升。被藻細(xì)胞吸收的硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽可以用于氨基酸和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的合成；水中的磷可直接被藻細(xì)胞吸收 ,并通過多種磷酸化途徑轉(zhuǎn)化成 ATP、磷脂等有機(jī)物。微藻 作為一種自然環(huán)境的凈化者，自 20 世紀(jì) 50 年代就被 Oswald等提出用于處理廢水中的無機(jī)氮磷以及金屬元素等污染物質(zhì)的去除。 水污染也對社會的發(fā)展造成很大的影響。在優(yōu)化的廢水培養(yǎng)基中微藻細(xì)胞濃度可達(dá) g/L 左右， 高于標(biāo)準(zhǔn) SE培養(yǎng)基 g/L的水平。利 用生活廢水進(jìn)行微藻培養(yǎng)中， 需補(bǔ)充添加無機(jī)氮、無機(jī)磷、 鐵離子 以及微量元素，而 這些營養(yǎng)組分的加入量對藻細(xì)胞的生長、生物量和油脂積累有重要影響。在肝癌高發(fā)區(qū)流行病的調(diào)查表明，飲用藻茵類毒素污染的水是肝癌的主要原因 [1]。 污水再生利用是解決 水污染 這一問題的重要途徑，而如何經(jīng)濟(jì)有效地凈化污水成為關(guān)鍵。微藻細(xì)胞能夠 利用水體中多種無機(jī)氮和有機(jī)氮化合物作為氮源 , 利用二氧化碳和碳酸鹽作為碳源，進(jìn)行光能自養(yǎng)生長。一些微藻的油脂含量可以占其總干物質(zhì)重量的 20%40%，某些特殊的藻種在一些特定的條件下，其油脂含量甚至可以達(dá)到總生物質(zhì)干重的 75%。目前，藻類養(yǎng)殖成本過高成為制約藻類生產(chǎn)油脂技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸 [3]。 目前全球各國都在大力發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè) ， 但其最大的瓶頸在于大規(guī)模低成本可持續(xù)性油脂原料的供應(yīng) 。傳統(tǒng)的生化二級處理除磷工藝使大量的磷從污水轉(zhuǎn)移至剩余污泥中，從根本上看，仍然不能消除磷對生態(tài)環(huán)境的影響。 H2O 分別通過形成沉淀和揮發(fā)的形式去除，從而間接去除氮磷。1971年， Mcgriff 等提出“活性藻”方法，把藻類和活性污泥結(jié)合起來，使藻類具有與活性污泥一樣良好的絮凝沉降性能，再采用與活性污泥相似的流程來處理污水，污水中氮的去除率達(dá) 92%，磷的去除率達(dá) 94%。目前已出現(xiàn)一種具有高光能利用效率、造價(jià)相對便宜、適于污水處理及藻類資源收獲一體化的光生物反應(yīng)器，但該反應(yīng)器培養(yǎng)藻類仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。未來的研究方向集中在以下幾方面： a 新型藻類資源的開發(fā)與應(yīng)用：選育和改良新型藻種，繼續(xù)篩選具有高效凈化能力的微藻，重點(diǎn)是篩選對有機(jī)物具有降解能力和自身經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的藻種。 采用的技術(shù)路線 以 城市生活污水為原料，根據(jù)污水所含有豐富營養(yǎng)物質(zhì)的特點(diǎn) ，大規(guī)模培養(yǎng)微藻 ，再濃縮提取微藻油脂進(jìn)而 生產(chǎn) 微藻 生物柴油，其技術(shù)路線如圖 11 所示 [8]。 2H2O； Co(NO3)2； CuSO4 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 表 21 SE 培養(yǎng)基 的組成 成分 質(zhì)量（ g/L） 成分 質(zhì)量 (g/L) NaNO3 NaCl K2HPO4 FeCl32H2O 土壤 提 取液 作為培養(yǎng)基的一個(gè)成分 ,采取 1 茶匙干燥菜園土 , 1 撮 CaCO3 和200 mL 蒸餾水。培養(yǎng)結(jié)束后 采 用離心法(6000~1 0000 r/min)離心 10 ~15 min,收集微藻細(xì)胞。將混合體系于渦旋振 蕩器上振蕩 5 min，靜置 15 min 后離心（ 6 000 r/min， 2 min）， 收集上層提取液，下層沉淀重復(fù)上述操作，共提取 3 次。 00 2 4 6 8 10 12時(shí)間（d）OD值圖 31 小球藻在 SE 培養(yǎng)基上的生長曲線 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 培養(yǎng)結(jié)束后對培養(yǎng)液進(jìn)行離心 （ 7 000 r/min， 5 min） ，對離心所得藻 液進(jìn)行 冷凍干燥保存，然后取干藻粉進(jìn)行 藻油 含量的 測定實(shí)驗(yàn)，測得的平均結(jié)果為%。在全黑暗條件下，小球藻幾乎不生長。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 00 2 4 6 8 10 12 14時(shí)間（d）OD值硝酸鈉硝酸銨尿素氯化銨 圖 35 不同氮源條件下小球藻的生長曲線 如圖 35 所示，以 NaNO3 為氮源的實(shí)驗(yàn)組的小球藻的生長趨勢明顯比其它組的好， 在第 12 天培養(yǎng)液的 OD 值達(dá)到最大為 遠(yuǎn)大于其他三組的平均值，由此 可見小球藻 生長 的最佳氮源是 NaNO3。 7H2O 的污水在錐形燒瓶生物反應(yīng)器中培養(yǎng)小球藻，第 4組以添加 NaFe（ EDTA） 2 的污水在錐形燒瓶生物反應(yīng)器中培養(yǎng)小球藻，第 5組以添加 EDTA 的污水在錐形燒瓶生物反應(yīng)器中培養(yǎng)小球 藻，第 6 組以添加微量元素的污水在錐形燒瓶生物反應(yīng)器中培養(yǎng)小球藻 [11]。 7H2O、 NaFe（ EDTA） 2 的條件下，污水中總氮濃度的降低趨勢明顯比 1 組純廢水、 5 組添加 A5 和 6 組添加 EDTA 的培養(yǎng)基快，培養(yǎng) 20 天后六組實(shí)驗(yàn)中氮的去除率最高的是第 4 組達(dá)到 %，而第 2 第3 組分別達(dá)到 80%和 %，略大于第 1 組的 %， 可見在污水中添加鈣離子、鎂離子和鐵離子對小球藻處理污水中的氮有促進(jìn)作用。 鈣 離子對小球藻生長的影響 以 SE 培養(yǎng)基 的鈣離子 濃度為基準(zhǔn)，設(shè)置 5 組實(shí)驗(yàn)， 每組設(shè) 3 個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，在適宜的培養(yǎng)條件下 考察 0、 、 和 2 倍 Ca2+，即 0、 、 、 、 mg/L 濃度條件下（ 鎂離子 、 鐵離子的濃度 同 SE 培養(yǎng)基）， 以 OD680 為指標(biāo)， 以 3 組實(shí)驗(yàn)的平均值為結(jié)果， 每四天測一次，共進(jìn)行五次測定。而第 4 組的小球藻的 生長 明顯受到了抑制 ， 第 5 組小球藻幾乎不生長， 表明過高濃度的 鎂 離子并不能促進(jìn)小球藻在污水中生長 反而可能抑制其生長 。此外向污水中添加 鈣離子（ 25 mg/L）、鎂離子（ 75 mg/L）、鐵離子（ mg/L）和 A5（添加量參照 SE 培養(yǎng)基）。其因可能為氮源充足時(shí) ,細(xì)胞生長旺盛 ,蛋白質(zhì)、脂類和核酸等生物活性物質(zhì)均正常合成 ,因此所得脂肪酸含量較低 。 培養(yǎng)結(jié)束后對培養(yǎng)液進(jìn)行離心，上清液進(jìn)行總氮濃度測定實(shí)驗(yàn)，測得總氮濃度平均結(jié)果為 、 、 、 、 、 ，對離心所得沼液進(jìn)行藻油測定實(shí)驗(yàn)，測得的平均結(jié)果為 %、 %、 %、 %、 %、 %。 培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，收獲小球藻進(jìn)行藻油含量測定，測得結(jié)果分別為為 %，%,%,%,%,%,%， %和 %。在廢水中添加 mg/L 無機(jī)氮、 mg/L 無機(jī)磷、 mg/L 氯化 鐵 和足量微量元素的條件下，培養(yǎng) 20 d 微藻生物量和含油量可達(dá) ， ％左右的水平。由此表明利用城市生活廢水培養(yǎng)含油微藻可以在獲得微藻油脂產(chǎn)品的同時(shí)實(shí)現(xiàn)水體的氮磷無害化處理。利用生活廢水進(jìn)行微藻培養(yǎng)中，僅需補(bǔ)充添加無機(jī)氮、無機(jī)磷、 鐵離子 以及微量元素。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 31 第 4 章 微藻生產(chǎn)生物柴油 初步探討 本研究利用 吉林省吉林市 排污口的生活廢水作為水源，以小球藻為產(chǎn)油模式藻探討了在錐形燒瓶光生物反應(yīng)器進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)的可行性。每組進(jìn)行 3 個(gè)平行 實(shí)驗(yàn)，小球藻均在 適宜 的條件下培養(yǎng)，每天進(jìn)行的檢測 OD680 以監(jiān)測小球藻的生長情況，共進(jìn)行了 20 天的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 316,317， 318。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 27 00 5 10 15 20 25時(shí)間（d）OD值P1()P2()P3()P4(75mg/L)P5()P6(150mg/L)圖 314 不同磷濃度時(shí)微藻的生長曲線 0204060801001201401600 5 10 15 20 25時(shí)間（d）TP（mg/l）P1()P2()P3()P4(75mg/L)P5()P6(150mg/L) 圖 315 不同磷濃度的廢水培養(yǎng)小球藻時(shí) TP 的變 化曲線 如圖 314 示，從第 6 組條件的 OD680 生長曲線看，在總磷濃度達(dá)到 和 125mg/l 的條件下，小球藻的生長趨勢明顯比其他四組培養(yǎng)基強(qiáng)，培養(yǎng) 20 天后六組實(shí)驗(yàn)中 OD680 最高的是第 6 組達(dá)到 ，而第 5 組達(dá)到 ，其他三組的平均值為 。 東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 如圖 313 示，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，溶液中總氮濃度較低的是第 1 組的 mg/l.和第 2 組的 mg/l.， ,而六組培