富油能源微藻的筛选及产油性能评价

为了筛选具有产油潜力的能源微藻,以实验室保藏的20株淡水和海洋微藻(绿藻门18株,真眼点藻纲1株,硅藻纲1株)为研究对象,利用光径为3 cm柱状光生物反应器通气分批培养,通过测定微藻培养物的生物量和总脂含量等指标,从中筛选生长速度快、生物量和总脂含量高的微藻。结果表明:20株微藻的生物量和总脂含量分别在1.81~7.88g/L和16.0%~55.9% dw(% Dry weight)之间,筛选得到具有产油潜力的微藻9株,分别是栅藻(Scenedesmus sp.)(6.34g/L,55.9% dw)、麻织绿球藻(Chlorococcum tatrense)(5.93g/L,46.9% dw)、眼点拟微绿球藻(Nannochloropsis oculata)(7.88g/L,35.0% dw)、油面绿球藻(Chlorococcum oleofaciens)(5.58g/L,45.9% dw)、多形拟绿球藻(Pseudochlorococcum polymorphum)(6.10g/L,40.0% dw)、八月衣藻(Chlamydomonas augustae)(5.78g/L,40.5% dw)、椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)(5.56g/L,40.7%dw)、椭圆绿球藻(Chlorococcum ellipsoideum)(5.41g/L,38.0% dw)、雪绿球藻(Chlorococcum nivale)(5.55g/L,36.3% dw),其中最具产业化潜力的微藻为栅藻(Scenedesmus sp.),其总脂收获量和单位体积总脂产率分别为3.5 g/L和218.7mg/L·d。     

利用市政污水培养Chlorella vulgaris生产生物柴油

为了考察利用南昌市政污水规模化培养富油微藻生产生物柴油,同时达到净化污水的目的,取南昌市青山湖污水处理厂未经任何处理的市政污水作为普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长的培养液。监测了C.vulgaris在市政污水中连续培养10 d的特定生长率、生物质产量以及与之相关的市政污水中氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总悬浮固体(TSS)和挥发性悬浮固体(VSS)的清除情况。实验表明:营养物质的水平显著地影响了C.vulgaris的生长。C.vulgaris的生长率在培养8 d后达到最大,OD680为2.856,总的生物质产量日均最大积累速率为0.01 g/L,油脂含量为干质量的18%,油脂的平均日产量为0.001 g/L。培养10 d内NH4+-N、TP和COD的去除率分别为50.0%、32.1%和26.0%,TSS和VSS的日平均去除速率分别为0.01 g/L和0.006 1 g/L。     

小球藻与固氮菌Mesorhizobium sp.共培养对小球藻生长和油脂积累的促进效果

微藻油脂不仅可以作为功能油脂,同时也是生产生物柴油的重要原料之一。为解决微藻生长与油脂积累之间的矛盾,利用藻菌共培养技术在缺氮条件下将无菌小球藻与细菌以不同初始比例进行共培养,通过测定藻细胞生物量、油脂含量和脂肪酸比例等来研究藻菌共培养对小球藻生长和油脂积累的影响。结果表明,在小球藻与固氮菌B2. 3 70∶1(V/V)共培养体系中,小球藻的生物量和油脂含量较同样条件下单独培养小球藻有了显著提高。其生物量最高可达1. 68g/L、总脂含量为45. 2%、总脂产率为75. 94 mg/(L·d)、中性脂含量为23. 0%及中性脂产率为38. 65mg/(L·d),其生物量和油脂含量分别较单独小球藻培养时提高了66. 3%和47. 7%。同时细菌的加入显著提高了藻细胞内C18∶1脂肪酸的比例。结论表明,通过藻菌共培养技术能够有效提高微藻生物油脂的质量和产量,具有较好的实际利用价值。     

菌藻共生提高小球藻生物量和产油率

微藻规模化养殖常伴随着细菌的影响,存在于微藻藻际的细菌对微藻生长的影响及藻菌共生的机理尚缺乏深入研究。为建立有益的菌藻共生体系和提高微藻生物质产量,以埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,分离藻际微环境的菌群,并运用16S rDNA测序进行鉴定。通过藻菌(1∶1)共培养筛选优势促生菌。人工构建不同比例的菌藻共培养体系,分析优势促生菌对微藻生长和生物质产量的影响。结果显示,从埃氏小球藻藻株SXND-25藻际分离到6个菌种,属于菠萝泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鹑鸡肠球菌属(Enterococcus gallinarum)和大肠杆菌属(Escherichia coli)四个菌属。其中假单胞菌(Pseudomonas)和菠萝泛菌(Pantoea)为优势促生菌。与其他不同比例菌藻共培养相比,埃氏小球藻与菠萝泛菌1∶5共培养的促生效果突出,埃氏小球藻在第8天生物量达5.86 g/L,藻细胞含油量为26.88%,总油脂产量为1.575 g/L且单不饱和脂肪酸(MUFA)高达554-564mg/L。另一优异组合为埃氏小球藻与假单胞菌1∶1共培养,埃氏小球藻第8天生物量为4.12 g/L,藻细胞含油量达29.50%,总油脂产量提高到1.215 g/L,但MUFA含量低(168-175 mg/L)。研究表明在埃氏小球藻培养过程中,适量添加促生菌,可同时提高埃氏小球藻生物质和油脂产量,这为探究藻菌互作效应以及有益藻菌共生体系应用于微藻规模化生产提供参考依据。     

不同接种浓度绿球藻对水产养殖废水净化的影响

通过设置绿球藻(Chlorococcum sphacosum GD)的起始接种浓度(25—400 mg/L), 研究其对水产养殖废水的处理效果及藻细胞的生长特性。研究结果表明, 起始接种浓度为100 mg/L的绿球藻藻液, 其生长特性最佳, 比生长速率最大, 倍增时间最短。随着起始接种浓度的增加, 生长速率逐渐降低, 倍增时间逐渐增加。在起始接种浓度为100 mg/L的条件下, 在5d的培养周期内, 绿球藻能够去除水产养殖废水中96.92%的COD、98.08%的氨氮、98.67%的亚硝氮、91.42%的硝氮及98.36%的总磷。低起始接种浓度(尤其是100 mg/L)有利于绿球藻的生长和污染物降解。研究初步探明了微藻起始接种浓度对水产养殖废水处理效果的影响。通过控制微藻接种浓度有望在提高污染物去除率的同时缩短培养周期并提高容积负荷, 为今后微藻用于大规模水产养殖废水的处理提供了一定的理论支持。     

热带普通小球藻培养模式的筛选及其培养基的优化

【背景】从海南热带海区中分离得到一株微藻,其生长速度快、适应力强,经鉴定该微藻为普通小球藻。【目的】提高热带普通小球藻的生长速率。【方法】以"宁波大学3#微藻培养液配方"为基础培养液,分别添加有机碳(C6H12O6和CH3COONa)对热带普通小球藻进行自养、兼养及异养培养,获得促进热带普通小球藻快速生长的培养方式。在"宁波大学3#微藻培养液配方"的基础上对热带普通小球藻的兼养培养基配方进行优化,并用优化兼养培养基与"宁波大学3#微藻培养基"对比培养热带普通小球藻。【结果】添加6 g/L CH3COONa的兼养模式促进热带普通小球藻生长效果最好;优化的兼养培养基配方为:6 g/L CH3COONa,20 mg/L(NH4)2SO4-N,5 mg/L Na H2PO4-P,3 mg/L Fe SO4-Fe,1 mg/L Vitamin B1和0.000 5 mg/L Vitamin B12。对比培养实验结果显示,培养第6天,兼养培养液收获的生物量(细胞密度)达4.20×107 cells/m L,是"宁波大学3#配方微藻培养液"的2.30倍。【结论】兼养培养模式为热带普通小球藻的最佳培养模式,优化的兼养培养基极显著地提高了热带普通小球藻的生物量(P0.01)。     

半连续及连续培养小球藻减排沼液及CO2

采用半连续或连续模式培养小球藻,考察小球藻减排沼液和CO2的能力。结果表明:在半连续培养模式中,当更新率为30%时,沼液中的N、P质量浓度可分别稳定在16～18和0.4～0.6 mg/L,达到污水二级排放标准;提高更新率到40%以上,3 d后微藻生物量及其对沼液中N、P的吸收达到动态平衡,但N、P去除率未达到污水直接排放标准;在连续培养模式中,分别选用20%及30%的日更新率,7 L规模12 d后沼液中的总氮(TN)仍高达55.64 mg/L。说明大规模培养条件下的光限制是微藻法减排沼液的主要制约因素。     

化学吸收剂单乙醇胺强化小球藻生长代谢及固碳效应的研究

近年来,为应对化石燃料燃烧造成的CO_(2)过度排放及由此带来的全球变暖和能源枯竭等问题,微藻固碳联产高值产品的CO_(2)减排策略备受关注,尤其是基于化学吸收法耦合能源微藻固碳的培养体系已成为新的研究热点。本文以优良CO_(2)耐受小球藻Chlorella sp.为试验藻株,探究添加不同质量浓度化学吸收剂单乙醇胺(MEA)在体积分数为20%的CO_(2)和通气比为0.33的条件下对小球藻生理生化特性及固碳效应的影响。结果表明,添加MEA可缓解由高浓度CO_(2)造成的培养基酸化对微藻的生长抑制,且适宜质量浓度的MEA可以有效提高小球藻的生长代谢、CO_(2)固定效率及光合活性。在50 mg/L MEA的条件下,小球藻的生物量、CO_(2)固定率和油脂含量达到最大值,分别为3.07 g/L、0.55 g CO_(2)(/L·d)和23.5%,与无MEA的对照相比分别提高了43.7%、45.6%和21.7%。综上所述,50 mg/L质量浓度的MEA作为CO_(2)吸收剂用于微藻培养体系可以显著提升小球藻在高浓度CO_(2)条件下的生物量、油脂积累以及固碳效率。以上结果可为微藻CO_(2)生物减排及清洁能源开发提供理论依据。     

2种小球藻在鱼糜加工废水处理过程中的生长和油脂积累规律

以小球藻Chlorella pyrenoidsa F-9和C.vulgaris HYS-2为材料,研究小球藻在鱼糜加工废水中的生长速率、脂类积累规律和对氮磷营养的消除效果。结果表明,2种小球藻在鱼糜加工废水中快速生长,最高生物量达到0.293 g/L和0.276 g/L,分别是f/2对照培养基的2.4和1.6倍。小球藻HYS-2在鱼糜加工废水中油脂百分含量最高达到36.22%,为对照培养基的1.27倍,小球藻F-9在鱼糜加工废水中的油脂含量达到17.89%,为f/2培养基中的0.89倍。培养15 d后,2种小球藻对鱼糜加工废水中氮磷去除率均达90%以上。以上研究表明,用未经任何化学处理的鱼糜加工废水养殖小球藻在生长速率上远远大于f/2培养基,说明其具有较好地发展潜力,可以实现微藻的低成本养殖。     

富营养废水中碳氮磷浓度对布朗葡萄藻总脂和总烃的影响

以经过二次过滤的富营养化鱼塘养殖污水为培养液,添加外源的碳、氮、磷元索,研究了污水中不同的外源无机碳、总氮和总磷浓度对布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)生物量、总脂和总烃含量的影响.结果表明:(1)以NaHCO3作为碳源,布朗葡萄藻的生物量和总脂含量在外源无机碳浓度为5～10 mg/L时最高,总烃含量在外源无机碳浓度为15mg/L时最高.(2)以KNO3作为氮源,布朗葡萄藻的生物量在总氮浓度为15mg/L时最高,总脂含量在总氮浓度为2mg/L时最高,总烃含量在总氮浓度为20mg/L时最高.(3)以KH2 PO4作为磷源,布朗葡萄藻生物量在总磷浓度为2mg/L时最高,总脂含量和总烃含量在总磷浓度为1.5 mng/L时最高.     

Integration of algae cultivation as biodiesel production feedstock with municipal wastewater treatment: strains screening and significance evaluation of environmental factors

The objectives of this study are to find the robust strains for the centrate cultivation system and to evaluate the effect of environmental factors including light intensity, light–dark cycle, and exogenous CO₂ concentration on biomass accumulation, wastewater nutrient removal and biodiesel production. The results showed that all 14 algae strains from the genus of Chlorella, Haematococcus, Scenedesmus, Chlamydomonas, and Chloroccum were able to grow on centrate. The highest net biomass accumulation (2.01 g/L) was observed with Chlorella kessleri followed by Chlorella protothecoides (1.31 g/L), and both of them were proved to be capable of mixotrophic growth when cultivated on centrate. Environmental factors had significant effect on algal biomass accumulation, wastewater nutrients removal and biodiesel production. Higher light intensity and exogenous CO₂ concentration with longer lighting period promote biomass accumulation, biodiesel production, as well as the removal of chemical oxygen demand and nitrogen, while, lower exogenous CO₂ concentration promotes phosphorus removal.     

Characterization of a microalga Chlorella sp. well adapted to highly concentrated municipal wastewater for nutrient removal and biodiesel production

The feasibility of growing Chlorella sp. in the centrate, a highly concentrated municipal wastewater stream generated from activated sludge thickening process, for simultaneous wastewater treatment and energy production was tested. The characteristics of algal growth, biodiesel production, wastewater nutrient removal and the viability of scale-up and the stability of continuous operation were examined. Two culture media, namely autoclaved centrate (AC) and raw centrate (RC) were used for comparison. The results showed that by the end of a 14-day batch culture, algae could remove ammonia, total nitrogen, total phosphorus, and chemical oxygen demand (COD) by 93.9%, 89.1%, 80.9%, and 90.8%, respectively from raw centrate, and the fatty acid methyl ester (FAME) content was 11.04% of dry biomass providing a biodiesel yield of 0.12 g-biodiesel/L-algae culture solution. The system could be successfully scaled up, and continuously operated at 50% daily harvesting rate, providing a net biomass productivity of 0.92 g-algae/(L day).     

利用啤酒废水小球藻异养培养

摘要：【目的】利用小球藻异养培养技术处理啤酒废水,旨在为啤酒废水资源化利用和降低小球藻生产成本提供一个途径。【方法】在含有10 g/L葡萄糖的基本培养基进行异养小球藻高效藻株的筛选,并用于啤酒废水的资源化处理。【结果】从5株小球藻中得到2株适合高密度异养培养的藻株（Chlorella pyrenoidosa 15-2070 和 Chlorella vulgaris 15-2075）,在啤酒废水的资源化处理过程中这2株小球藻得到非常接近的试验结果。利用由废水配制含10 g/L葡萄糖的基本培养液培养Chlorella pyrenoidosa 15-2070获得了5.3 g/L藻细胞;并且在此过程中,啤酒废水得到有效利用,几种主要污染物最高去除率为：CODcr,92.2 %;BOD5,95.1 %;NO3--N,98.5 %;NH4+-N,92.3 %。【结论】啤酒废水中的重要环境污染物在培养小球藻的过程中可以得到有效地清除,并从中可以获得具有商业价值的小球藻细胞。     

不同培养基及组成对2种小球藻生长和油脂的影响

研究了4种培养基及组成对蛋白核小球藻F-9和普通小球藻HYS-2的生长、油脂积累和脂肪酸组成的影响。结果发现knop、Provasoli、f/2、MAV 4种培养基中,f/2培养基更有利于小球藻的快速生长,而MAV培养基更适合油脂积累。在f/2培养基中F-9和HYS-2相对生长速率分别为0.156和0.171,培养9 d细胞干重为0.188 g/L和0.195 g/L。而在MAV培养基中F-9油脂含量最高可达19.67%,HYS-2油脂含量最高为21.91%,脂肪酸最高分别占干重的5.11%和8.71%。N/P为16∶1时小球藻生长最快,培养9 d后F-9和HYS-2的相对生长速率分别为0.23和0.239,最终细胞干重分别为0.107 g/L和0.143 g/L。而F-9和HYS-2在N/P为1∶1条件下积累油脂和脂肪酸含量最高,总脂含量分别占干重的为20.40%和27.39%,总脂肪酸占藻粉干重的含量为12.52%和16.94%。     

Studies on the purification of wastewater from the nitrogen fertilizer industry by intensive algal cultures. I. Growth of Chlorella vulgaris in wastes.

The possibility of growth of intensive cultures of Chlorella vulgaris on industrial wastewater from nitrogen fertizer plant containing ammonia, urea and nitrate was investigated. Good growth of algae was obtained when the waste was enriched with phosphorus and inoculum contained a high number of cells. The optimal pH for the culture was 7.0--8.0. The main factor limiting growth of algae on wastes on the concentration of ammonia nitrogen. Chlorella vulgaris grows quite well in wastes containing 600 mg NH4-N/l but is inhibited at concentration about 100 mg NH4-N/l.     

无机碳源对小球藻自养产油脂的影响

旨在研究小球藻利用无机碳自养产油脂,考察了3种无机碳源 (Na2CO3、NaHCO3和CO2) 及其初始浓度对小球藻产油特性的影响。结果表明,小球藻能利用Na2CO3、NaHCO3和CO2产油;经Na2CO3、NaHCO3和CO2培养10 d后,随着每种无机碳源浓度的增加,小球藻产量均先增加后减少。小球藻经3种无机碳源培养后,其培养液pH值上升。最适宜的Na2CO3和NaHCO3添加量均为40 mmol/L,其生物量分别达到0.52 g/L和0.67 g/L,产油量分别达到0.19 g/L和0.22 g/L。在3种无机碳源中,CO2是最佳无机碳源,当CO2浓度为6％时,小球藻生长最快,生物量达2.42 g/L,产油量最高达0.72 g/L;当CO2浓度过低时,无机碳供应不足,油脂产量低;当CO2浓度过高时,培养液pH偏低,小球藻油脂积累受到抑制。Na2CO3和NaHCO3较CO2更有利于小球藻积累不饱和脂肪酸。     

三种不同小球藻去除亚硝态氮和氨氮能力的研究

为了研究小球藻在不同质量浓度的氨氮和亚硝态氮环境下的去除能力与生长效果,从实验室挑选3株不同的小球藻CV315-1(Chlorella sp.)、CV315-2(Chlorella sorokiniana)和CV315-3(Chlorella pyrenoidosa)分别置于不同质量浓度的氨氮和亚硝态氮模拟污水中,在温度26℃,光照强度8000 Lux,光暗比为12 h∶12 h的光照培养箱中培养168 h,每隔24 h取样检测模拟污水中氨氮和亚硝态氮的质量浓度和小球藻浓度。实验结果表明:当氨氮浓度4 mg/L时,CV315-1、CV315-2和CV315-3均能在120 h完全去除。当氨氮浓度6 mg/L时,CV315-3能在144 h时完全去除,而CV315-1和CV315-2在168 h时完全去除。并且随着氨氮浓度的升高,三株藻的去除率均逐渐降低,当氨氮浓度10 mg/L时,CV315-1和CV315-3生长速度最快。当亚硝态氮浓度10 mg/L时,CV315-1能在120 h时完全去除,而CV315-2和CV315-3在144 h时完全去除。并且随着亚硝态氮浓度的升高,三株藻的生长速度逐渐升高。研究结果表明:CV315-1、CV315-2和CV315-3均能在不同质量浓度的氨氮和亚硝态氮环境中生长,且具有良好的耐受能力与去除效果,在净化养殖污水方面有着广阔的应用前景。