基于微藻培养的有机废水处理和烟道气中CO2固定的影响研究

作     者：穆浩男 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：齐云;王舜和

授予年度：2018年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：小球藻 废水处理 烟道气 CO2固定 生长条件优化 

摘      要：温室气体排放和水环境污染问题日益严峻,成为21世纪人类面临的主要问题。寻找一种绿色环保的方法来处理高浓度有机废水和减少CO排放成为人类在环境保护方面亟待解决的问题。微藻由于其固碳速率高,环境适应能力强,生长速率快等优点,在废水处理和CO减排等方面起着重要作用。因此,构建有机废水的处理、烟道气中CO的固定及微藻生物质生产的耦合系统,获得微藻生物质的同时实现废水的处理与CO的减排,具有较大的经济与环境效益。本文以Chlorella sp.L38和Chlorella sp.L166为研究对象。首先研究了不同CO浓度下两株小球藻的生长和固碳能力,结果表明:5%的CO浓度下,Chlorella sp.L38和Chlorella sp.L166生长及固碳情况均表现最好,生物量达到3290.00mg/L和2890.00 mg/L,固碳率最高为7.16%和11.17%。然后考察了不同浓度的豆制品废水中两株小球藻的生长特性和废水处理的能力,研究发现:不同浓度的废水中,Chlorella sp.L166的生长速率及废水处理的能力均高于Chlorella sp.L38。原水中Chlorella sp.L166叶绿素a含量最大,达到48.23 mg/L。稀释5倍的废水中,Chlorella sp.L166对TN和COD的去除效果最好,去除率分别达到88.32%、82.46%;稀释10倍的废水中,Chlorella sp.L166对TP的去除率最高达到96.50%。筛选去除废水污染物及CO固定能力良好的Chlorella sp.L166作为实验藻种,构建豆制品有机废水与模拟烟道气耦合培养系统,探究了模拟烟道气中CO浓度、通入CO流量、光照强度、光照周期、温度及废水氮磷比等因素对Chlorella sp.L166的生长速率、固碳能力和废水处理能力的影响,确定其最佳培养条件。结果表明:Chlorella sp.L166在稀释5倍的豆制品废水中且废水氮磷比为5:1时,以0.1 vvm的速率通入5%的CO,24小时光照、25℃温度条件下生长情况最好,培养18天后的叶绿素a浓度最高达到48.08 mg/L,TN、TP、COD去除率及CO固定率分别为96.07%、95.11%、78.20%和28.60%。最后,通过多元线性回归分析,得出了不同环境因子对小球藻生长的影响权重为:CO浓度光照周期氮磷比温度CO流量光照强度;建立了Verhulst生长模型模拟Chlorella sp.L166叶绿素a浓度的变化情况,结果表明Chlorella sp.L166的叶绿素a浓度变化适合Verhulst生长模型,模型确定系数达到0.996;建立Chlorella sp.L166对豆制品废水中氮磷营养物去除动力学模型,研究发现该模型拟合度良好,确定系数R2分别达到0.986、0.982,适用于豆制品废水中TN和TP的去除。