微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累影响

以琼脂凝胶作为微藻营养物质的供给源层,微孔滤膜作为微藻生物膜吸附基质,构建了源层/基质层双层结构光合微藻生物膜反应器,研究了微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累的影响,实验表明：当琼脂浓度从0.125%（W/W）升高到8%时,生物膜含水量从0.62减少到0.25g,微藻细胞直径从3.87减小到3.35μm,微藻生物膜厚度从91.23降低到62.33μm,单位厚度生物膜内含水量降低40.49%,CO₂和光向生物膜内部传递阻力减小,为光合反应提供充足碳源和光照,微藻生物膜密度从40.56提高了45.86%至59.16g/m²,微藻油脂产量提高了63.39%.     

碳中和背景下微藻生物固碳技术的研究进展

随着近现代社会的高速发展,人类对于化石燃料的需求日益增加,大量埋藏在海底和地底的“碳”被采掘和利用,进入大气循环,使得温室气体增加、温室效应加剧,带来了冰川融化、海洋酸化等自然灾害,对生态环境和人类健康都造成了严重的威胁。就全球整体的碳循环过程而言,使用生物技术来固定并转化二氧化碳是最符合自然规律的方法。微藻生长速度快、二氧化碳固定效率高,是生物捕集二氧化碳的理想材料。从“碳中和”的定义和实现的必要性出发,综述了国内外微藻生物固碳技术的研究进展,并提出利用微藻进行二氧化碳固定,实现变“碳”为宝的可行方案,为“碳中和”目标的实现开辟新思路。     

利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析

21世纪人类面临着能源与水资源的双重危机与挑战。微藻制备生物柴油和微藻深度脱氮除磷分别是开发新能源和污水深度处理方面的热点研究,但二者的单一系统均存在一定的局限性。基于微藻培养的污水深度处理与生物柴油生产耦合系统可以克服上述单一系统的局限性,在深度处理污水的同时,以污水为资源制备微藻生物柴油。藻种筛选是耦合系统的前提与重点,其筛选原则为在二级出水条件下生长快、氮磷去除效率高和单位藻细胞油脂含量高。合适的藻细胞分离收获及油脂提取技术能够降低能耗;而油渣厌氧发酵可充分回收其中的能量,同时减少油渣对环境造成的不利影响。根据耦合系统的工艺特点,每年全国利用该耦合工艺以生活污水为原料生产微藻生物柴油的潜力约397万t。     

UV-B辐射增强和蒽对3种赤潮微藻生长的相互作用

通过实验生态学的方法,研究了赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的生长对UV-B辐射增强和蒽处理的响应.结果表明:低剂量的UV-B辐射和低浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长有刺激作用,而高剂量的UV-B辐射处理和高浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长均显示出抑制作用.UV-B辐射对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为1.63、2.34和2.58 J/m2,蒽处理对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为0.078、0.119和0.112 mg/L.在刺激浓度的蒽处理的同时,添加刺激剂量的UV-B辐射条件下,3种赤潮微藻的生长同样表现出了抑制作用.     

缺氧MBR-MMR处理海水养殖废水性能及膜污染特性

采用普通小球藻(C.vulgaris)作为实验藻种,搭建缺氧MBR-微藻膜反应器(缺氧MBR-MMR)耦合系统处理海水养殖废水,前置缺氧MBR用于有机物、NO^-₃-N和NO^-₂-N的降解,释放的NH⁺₄-N进入MMR用于微藻生长而得到去除,考察协同处理效能和微藻采收情况,探究膜污染行为.反应系统共运行91 d,对NO^-₃-N和NH⁺₄-N的去除率分别达到90.0%和88.0%以上,对PO^3-₄-P和TOC的平均去除率分别为49.4%和84.7%.普通小球藻在进行连续采收的情况下,能以平均浓度为9×10⁷个·mL^-1的生物量稳定运行,实现了较好的去除效能和资源化利用.通过红外光谱和三维荧光光谱分析,MMR内造成膜污染的主要物质是色氨酸类蛋白质和腐殖酸类物质,与缺氧MBR内膜组件相比污染...     

基于菌藻共生的污水处理与资源化新技术研究进展

基于微藻生物处理技术的菌藻共生培养体系，不仅能实现污水资源化，还可利用菌藻间相互作用增强处理系统的污染物去除能力及藻类生物质回收潜力。菌藻共生体系还可耦合CO₂固定，结合工业烟气中高浓度的CO₂进行微藻培养可同时实现碳减排与降低微藻额外曝气补充CO₂的能耗，符合“碳中和”的发展需求。本文对菌藻共生体系在污水处理及资源化过程的作用机理、相互作用形式及影响因素进行了系统介绍，对菌藻工程在污染物降解、CO₂固定及微藻生物质产品的回收潜力展开综述。研究菌藻间营养交换、信息传递及基因水平的互相适应作用形式，发现选择适宜的共生菌藻组合培养可有效增强污水中污染物去除效果且提高CO₂固定效率。菌藻共生效应对藻类生物组分(蛋白质、脂质和碳水化合物等)积累存在增强效应与选择能力，通过污水类型合理遴选藻种及对应共生菌、调节接种比例与培养条件，可提高工业规模上收获微藻并进一步加工生产生物燃料、医疗保健食品等产品的效率。菌藻共生耦合废水处理、CO₂固定及生物质能回收于一体，有利于构...     

基于污泥资源化利用的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)培养研究

利用废水或者废弃物培养微藻,不仅可使废弃物得到合理利用,还可为微藻培养提供廉价原料.以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为研究对象,以污泥抽提液部分或全部替代SE(selenite enrichment)培养基,研究基于污泥资源化利用的微藻细胞培养方法.结果表明,当SE培养基与污泥抽提液比例为1∶9和2∶8时,相同条件下接种蛋白核小球藻培养14 d后,在波长为680 nm下其光密度分别为0.858和0.845,显著高于其它处理,当两者比例为0∶10和10∶0时,相应光密度分别为0.571和0.247.通过测定其色素和次生代谢产物含量时发现,当SE培养基与污泥抽提液比例为2∶8时,蛋白核小球藻的叶绿素、β-胡萝卜素和蛋白质含量最高.因此,剩余污泥抽提液可以部分作为培养蛋白核小球藻的良好基质,并且其培养效果明显优于其标准培养基.在本试验条件下,蛋白核小球藻培养的最佳条件是污泥抽提液比例为80%,该条件下蛋白核小球藻的生长状况较好,并且叶绿素与蛋白质含量最高.     

污水处理中的菌藻关系和污染物去除效能

菌藻共生体系可利用菌藻间的关系实现污染物的高效去除,在污水处理领域具有广阔的应用前景。文章从菌藻关系、微藻选择和菌藻共生系统的发展三方面分析了该技术的研究进展,重点阐释了菌藻关系中信号分子对菌藻系统的影响。群体感应会促进共生菌在微藻表面形成生物膜,加快藻际微环境的形成,促进污染物的去除。化感作用可抑制杂菌和杂藻的过度生长,维持菌藻系统的稳定运行。此外,该文对不同类型的微藻对污染物去除效果作了进一步分析,污水处理中常用的小球藻和衣藻对氮磷污染物去除效率较高,栅藻常被用作水质评价的指示生物。菌藻共生系统形式多样,其中细菌-微藻共生系统和多菌-多藻共生系统应用广,对污染物的去除效果好,而真菌-微藻共生系统多用于污水的深度处理。最后,文章对菌藻共生体系的发展进行前景展望,以期为菌藻共生体系在污水处理领域的工程化应用提供参考。     

络合剂Fe(Ⅱ)EDTA对微藻络合体系的影响

高昂的微藻培养成本限制了微藻能源的大规模工业化生产。从降低微藻培养成本的角度出发,将能源微藻的培养与烟道气中脱除NO的两个过程耦联,并使用络合剂Fe(Ⅱ)EDTA提高NO吸收效率。研究通过设置不同的络合剂浓度来观察NO的去除效果和对藻细胞生长、油脂积累的影响。实验发现,络合剂会被系统中的氧化剂氧化而失去络合能力,但微藻可将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),系统达到Fe(Ⅱ)浓度平衡,具备持续高效去除NO的能力。当络合剂浓度为20 mmol/L时,系统出口处检出的NO浓度为93 mg/L,NO去除率为76.75%。实验结果还发现,高浓度络合剂不利于微藻细胞的生长和油脂积累,系统反应24 h后两种对应的光密度(OD值)和油脂含量分别为0.82、9.93%和0.69、8.89%。因此,在构建微藻-络合剂体系中,初始络合剂浓度应兼顾NO的去除和细胞生长代谢、油脂积累,使系统效果达到最优。     

基于城市污水资源化的微藻筛选与污水预处理

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源.由于城市污水含有大量的微生物,成分复杂,且不同藻种对污水的适应性与耐受性不同,因此,需要筛选出适宜于城市污水培养和高效产脂的藻种,并研究城市污水预处理方式,以使预处理后的城市污水更适于微藻的生长与产脂.本文根据课题组前期获得的藻种在城市污水中的生长与产脂情况以及对污水的净化能力筛选出适宜于城市污水培养的藻种.其中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)原始株与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)离子诱变藻株生物质与油脂产量较高,经污水培养后油脂产量分别可达0.43 g·L~(-1)、0.33 g·L~(-1),且含有较多的C16~C18脂肪酸,适宜于生物柴油的制备,同时可使培养后污水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到86.4%、100%、94.3%、93.4%和81.8%、100%、94.9%、94.2%.对可规模化扩大的污水预处理方式进行研究,发现不同藻种所最适的污水预处理方式不同.对于耐污性能较强的斜生栅藻原始株,除去粗大悬浮物后的城市污水即可用于其培养.对于蛋白核小球藻诱变株,城市污水经沉淀、过滤联合预处理后适宜于其培养.