全 文 :·673·
收稿日期: 2013-11-23。
基金项目: “863”主题项目(2013AA065805);自然科学基金(31170337);广东省低碳专项(2011-051);中国科学院生物燃料重点实验室
开放基金(CASKLB201302)。
作者简介: 高保燕(1988-),女,硕士研究生,主要从事藻类生物技术和生物能源方面的研究工作。 E-mail:gaobaoyan1211@126.com
沈丹丹(1984-),女,硕士研究生,主要从事藻类生物技术和生物能源方面的研究工作。 E-mail:shendan0375@163.com
通讯作者: 张成武(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事藻类生物技术和生物能源方面的研究工作。 E-mail:tzhangcw@jnu.edu.cn
富油微藻——尖状栅藻生物质生产与
奶牛场废水处理相结合的效果研究
高保燕 1, 沈丹丹 1, 何思思 1, 万凌琳 1, 刘天中 2, 李爱芬 1, 张成武 1
(1.暨南大学 水生生物研究中心 生态学系, 广东 广州 510632; 2.中国科学院 生物燃料重点实验室,中国
科学院 青岛生物能源与过程研究所, 山东 青岛 266101)
摘 要: 尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus) 是一株新近分离的富含油脂淡水绿藻,分别选用 4 种不同 NaNO3
初始浓度的 BG-11 培养基和 4 种不同浓度的奶牛场废水,在 Φ3.0 cm 柱状光生物反应器中对其进行培养。试验
结果显示,在 BG-11 培养组中,NaNO3初始浓度为 6.0 mmol/L 时尖状栅藻的生物量最大,达到 9.5 g/L;3.6 mmol/L
时总脂含量最高,为藻体干重的 62.6%。 在废水培养组中,100%废水培养时藻生物量最大,达到 12.2 g/L;25%的
废水培养时总脂含量最高,为藻体干重的 62.4%;尖状栅藻的脂肪酸碳链长度为 14~18 C,与石化柴油的平均碳
链长度十分相近;在培养过程中该藻能有效地去除废水中的氮和磷,去除效率分别达到 93.2%和 99.4%。 利用奶
牛场废水培养富含油脂的尖状栅藻(S.acuminatus)不仅能够有效去除废水中的氮和磷等营养成分,还能为生物
柴油生产提供有价格竞争优势的原料。
关键词: 尖状栅藻; 奶牛场废水; 油脂; 单位体积产率; 生物柴油
中图分类号: TK6; S216.2 文献标志码: A 文章编号: 1671-5292(2014)05-0673-07
0 引言
能源危机不仅会导致依赖于化石能源的全球
经济发展的停滞, 而且会引发以争夺原油为目的
的全球性战争。 化石燃料燃烧所排放的废气及其
引发的极端气候已经给全人类造成严重的生命危
害和巨额的财产损失[1]~[3]。因此,寻求经济、环保的
可再生替代燃料是解决石油危机和应对全球气候
变化的迫切需求。
生物柴油的本质是单烷基脂肪酸酯, 与石化
柴油相比,其分子内基本不含硫和芳烃,大大降低
燃烧排放物中的有毒成分。 微藻通过光合作用
能够在细胞中积累大量油脂 [4],[5],通常为干重的
20%~50%。 研究表明,微藻油脂在脂肪酸碳链组
成上同其他高等油料植物相似, 且微藻藻油中的
储藏性油脂主要为三酰甘油(TAG),是生产生物
柴油的理想原料[6]。
人类生产、 生活中所产生的未经处理或稍经
处理的工业废水和生活污水排放后, 会将过多的
营养物质,尤其是氮、磷等携带进入自然水体,引
起水体富营养化, 造成水质的污染和水体生态环
境的严重破坏[7]~[9]。微藻生长过程中能够吸收利用
废水中的氮和磷很早就引起了人们的关注,1957
年,Oswald 提出了利用微藻去除水体中营养盐的
观点 [10]。 半个世纪以来,大量的研究证明,微藻
在废水处理,尤其是氮、磷等营养盐去除的可行
性[11]。 利用微藻处理废水时所产生的生物质可用
于生物燃料的生产, 该过程能同时满足人类保护
环境与开发清洁能源的需求,是一个双赢的过程。
本文以一株新近分离的富含油脂淡水绿
藻——尖状栅藻(S.acuminatus)为研究材料,比较
了其在 BG-11 培养基中和奶牛场废水中的生长、
油脂积累规律和废水中氮、磷去除效率,研究结果
可为利用微藻处理废水和生产生物燃料提供理论
依据和技术参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验藻株
尖状栅藻 (Scenedesmus acuminatus)采自暨
可再生能源
Renewable Energy Resources
第 32 卷 第 5 期
2014 年 5 月
Vol.32 No.5
May 2014
DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2014.05.022
·674·
可再生能源 2014,32(5)
南大学南湖, 由暨南大学水生生物研究所微藻生
物技术与生物能源实验室保藏。
1.1.2奶牛场废水
废水采自河南省新乡市某养殖场。 将其沉淀
后,用纱布过滤上清液,去除废水中的大颗粒固体
及悬浮物后储存于超低温冰箱(-80 ℃),用于微
藻培养。
1.1.3主要试剂及仪器设备
(1)主要试剂
过硫酸钾、硫酸、苯酚、氢氧化钠、蛋白试剂
盒、丙酮、甲醇、硫酸、乙醇、乙醚、二甲基亚砜、正
己烷、氮气、二氧化碳等。
(2)仪器设备
高压蒸汽灭菌锅(D-1),超净工作台 (SW-
CJ-1F),恒温震荡培养箱(ZQWY-200G),恒温干
燥箱 (Binder), 高速冷冻离心机 (SORVALL
biofuge),冷冻干燥机(VirTis wizard 2.0),恒温磁
力搅拌器 (94-2 ThermoFinnigan), 氮吹仪 (N-
EVAPTM 111),水质化学连续流动分析仪(SEAL-
AA3),透射电镜(Tecnais 10)。
1.2 方法
1.2.1BG-11培养基培养尖状栅藻
利用 BG-11培养基(BG-11)将保藏的藻种在
三角瓶中扩大培养, 待进入指数期后离心去除上
清 液 , 分 别 接 入 NaNO3 初 始 浓 度 分 别 为
18.0,9.0,6.0,3.6 mmol/L的 BG-11培养基中,接种
的光密度(OD750)为 0.6±0.01,采用 Φ3.0 cm×60 cm
的柱状光生物反应器进行培养,温度为(24±1)℃,
光照强度约为 300 μmol/(m2·s)(单侧光照),24 h
持续光照,通气(含 1%CO2的压缩空气) 搅拌,培
养周期为 18 d,每组设置 3个平行。在培养周期内
每天定时取样,测定生物量,绘制生长曲线。
1.2.2奶牛场废水培养尖状栅藻
利用 BG-11 培养基(BG-11)将保藏的藻种
在三角瓶中进行扩大培养, 待进入指数期后离心
去除上清液,分别接入浓度为 100%,75%,50%和
25%的奶牛场废水中, 接种的光密度 (OD750)为
0.6±0.01,采用 Φ3.0 cm×60 cm的柱状光生物反应
器进行培养,培养条件同上。
1.2.3生物量(W)测定
将孔径为 0.45 μm 的混合纤维滤膜预先于
105℃的烘箱中烘干至恒重(W1),取 10 ml 藻液用
烘干的滤膜进行真空抽滤,再置于 105℃的烘箱中
烘干至恒重(W2),干燥器中冷却至室温后称重。
W(g/L)=(W2-W1)×100
1.2.4废水中总氮、总磷浓度测定
每天定时取 10 mL藻液, 离心后将上清液进
行消解, 使用水质化学连续流动分析仪测定整个
培养周期内废水中总氮、总磷浓度的动态变化。
1.2.5总脂测定
将在培养周期最后一天所采收的藻泥冻干
后,按照改进的总脂测定方法 [12]测定干藻粉的总
脂含量。
称取 50~100 mg冻干藻粉, 放置于具螺口瓶
盖体积为 15 mL的玻璃离心管中, 再放置一小磁
力棒, 加入 2 mL二甲基亚砜-甲醇溶液 (V∶V=1∶
9),于磁力搅拌水浴锅中 40℃恒温水浴 1 h;后冰
浴抽提 30 min,3 500 r/min 离心 5 min, 转移上清
液至一小瓶中。 向其余藻渣中加入 4 mL乙醚-正
己烷 (V ∶V=1 ∶1)溶液 ,磁力搅拌冰浴抽提 1 h,
3 500r/min 离心 5 min, 转移上清液至上述小瓶
中,重复上述过程直至藻渣变为灰白色。向上述合
并抽提液中加入纯水, 使 4种抽提有机溶液的体
积比例为 1∶1∶1∶1,震荡分相,移取有机相至另一小
玻璃瓶中,在通风橱中用氮气吹干浓缩,乙醚浓缩
液转移至事先称重的 1.5 mL 塑料离心管中,再用
氮气吹干至恒重。 利用差量法计算干藻粉中总脂
的含量。
1.2.6总脂分级
根据改进后的方法 [13], 用硅胶柱 (Agela
Technologoes;Cleanertsilica-SPE;500mg-SPE;500
mg)将总脂进一步分离。 洗脱顺序:氯仿洗脱中性
脂,丙酮和甲醇(V/V=9∶1)洗脱糖脂,甲醇洗脱磷
脂, 然后将分离的各组分用氮气吹至较小体积后
转移至事先称重、 体积为 1.5 mL 的塑料离心管
中,再次用氮气吹干至恒重,利用差量法计算出磷
脂、 糖脂及中性脂分别在总脂和干藻粉中的百分
含量。
1.2.7脂肪酸组成分析
称取 25 mg冻干藻粉, 放置于具螺口瓶盖的
体积为 15 mL的小玻璃瓶中, 再放置一小磁力棒,
加入 2 mL 含有 2%浓度 H2SO4的无水甲醇-甲苯
(V∶V=9∶1)溶液,同时加入 25 μL 1%的十七烷酸
(C17∶0),充氩气后,将离心管放置于磁力搅拌水
·675·
高保燕,等 富油微藻——尖状栅藻生物质生产与奶牛场废水处理相结合的效果研究
浴锅中,80 ℃恒温水浴 1.5 h;然后分别加入 1 mL
的纯水和正己烷, 震荡后以 3 000 r/min 离心 5
min,将上层有机相转移至另一小玻璃瓶中,用氮
气吹干,再加入 100 μL正己烷密封,留存上样。利
用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术进行分析。
1.2.8计算公式
总脂单位体积含量:V=ρ×ω
总脂单位体积产率:Y=ρ×ω/T
式中:ρ 为干藻粉的生物量,g/L;ω 为干藻粉的总
脂含量,%;T为培养时间,d。
2 结果与讨论
2.1 尖状栅藻的生长
图 1为在柱状光生物反应器中, 不同 NaNO3
初始浓度的 BG-11 培养基与不同浓度奶牛场废
水培养下尖状栅藻的生长曲线。 由图 1(a)可知,
在 BG-11 培养组中,尖状栅藻的生长经历了一个
短暂的延滞期后进入指数生长期, 从培养的第 3
天开始,生物量开始随着NaNO3初始浓度的不同
而有所差异,然后缓慢进入平台期。第 18天,尖状
栅藻在 NaNO3 初始浓度为 6.0 mmol/L 的 BG-11
培养基中取得最高的生物量,为 9.5 g/L。
由图 1(b)可知,尖状栅藻在接入奶牛场废水
后并没有出现短暂的延滞, 说明奶牛场废水可能
适宜其生长, 无需经过短暂的适应直接进入对数
生长期。 在培养周期的前 6 d,尖状栅藻在 4个浓
度奶牛场废水中的生长并未有明显的差异, 说明
此时 4个浓度奶牛场废水中营养物质含量相对尖
状栅藻的生长需求均充足;从第 7 天开始,4 条生
长曲线开始出现差异, 且随着奶牛场废水初始浓
度的降低,生物量有降低的趋势;从第 16天开始,
尖状栅藻的生长进入平台期, 此时 100%奶牛场
废水培养组获得最高的生物量,达到 12.2 g/L。
比较两个试验组的生长可明显看出, 尖状栅
藻在 NaNO3 初始浓度为 6.0 mmol/L 的 BG-11 培
养组中取得最高的生物量 9.5 g/L, 几乎与 25%废
水组的最高生物量相持平, 而在 100%废水培养
组获得的最高生物量达到 12.2g/L,明显高于 BG-
11 培养组。 以上结果表明,尖状栅藻对含有高浓
度氮、磷的废水具有较高的耐受性,此外,该藻能
在色度大、 有机物含量高的奶牛场废水中获得比
人工培养基培养条件下更高的生物量, 说明在透
光度较低的奶牛场废水中该藻的代谢方式发生
了转变,由光合自养转化为异养或混养的营养方
式。
2.2 利用奶牛场废水培养尖状栅藻时总氮、总磷的
时相动态变化
经测定可知, 原废水中的总氮浓度为 43.4
mmol/L, 约为 BG-11 培养基中总氮浓度 (18.0
mmol/L)的 2.4 倍。 从图 2 中可知,尖状栅藻在培
养的过程中,4 个浓度废水的总氮含量在第 1 天
时间/d
总
氮
浓
度
/m
m
ol·
L-
1
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7
100%废水
75%废水
50%废水
25%废水
图 1 柱状光生物反应器中尖状栅藻的生长
Fig.1 Growth curves of S. acuminatus cultivated in column
bioreactors with BG-11 and DWW
时间/d
生
物
量
/g·
L-
1
12
10
8
6
4
2
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
18.0 mmol/L NaNO3
9.0 mmol/L NaNO3
6.0 mmol/L NaNO3
3.6 mmol/L NaNO3
(a)
时间/d
生
物
量
/g·
L-
1
12
10
8
6
4
2
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
100%废水
75%废水
50%废水
25%废水
(b)
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可再生能源 2014,32(5)
均有一个急剧的下降。 25%废水组在培养的第 5
天, 总氮浓度即降至 1.4 mmol/L, 去除率高达
93.2%。 50%,75%,100%废水组中总氮含量自
培养的第 6 天开始趋于一个相对稳定的状态,其
中100%废水组在第 7 天时 ,总氮浓度降至 5.9
mmol/L,去除率约为 86.4%。
原废水中总磷的浓度为 2 123.6 μmol/L,约为
BG-11 培养基总磷浓度(229.9 μmol/L)的 9.3 倍,
在尖状栅藻培养的过程中,4 个浓度废水的总磷
含量在第 1天均急剧下降,在第 3天时趋于一致,
均保持在 13.1 μmol/L, 总磷的去除率达 99.4%。
由以上结果可知, 尖状栅藻在短期内对奶牛场废
水中总氮、总磷的去除效果明显,是适用于奶牛场
废水处理的良好藻株。
2.3 BG-11培养组与奶牛场废水组藻粉的生化组
成成分分析
微藻细胞的有机物主要由蛋白质、 碳水化合
物和脂质组成,图 3 反映了 4 个不同 NaNO3浓度
的 BG-11 培养基与 4 个不同浓度废水培养条件
下尖状栅藻的生化组成情况。由图可知,尖状栅藻
的脂质含量最高,其次是碳水化合物和蛋白质。
图 3(a)与图 3(b)均反映了相同的变化趋势:
随着初始氮浓度的降低, 尖状栅藻细胞中蛋白质
和碳水化合物的含量降低, 总脂含量升高。 图 3
(a) 中,NaNO3初始浓度为 18.0 mmol/L 培养组藻
总脂含量约占干重的 49.4%,3.6 mmol/L 培养组
时总脂含量约占干重的 62.6%;图 3(b)中,100%
的废水组总脂含量约占干重的 36.8%,25%的废
水组总脂含量约占干重的 62.4%。
由图 3 可知,BG-11 培养组尖状栅藻总脂含
量普遍比废水培养组总脂含量高。研究表明,氮限
制所构成的外界环境胁迫是一个高效促进油脂积
累的方法[14]。在两种不同培养条件下,随着培养时
间的延续,培养基中总氮、总磷等营养物质含量均
降低,尤其是在初始氮浓度较低的培养组,氮营养
盐缺乏成为尖状栅藻生长的限制因素, 因此初始
氮浓度最低的培养组中总脂含量较高。 废水中氮
含量普遍比 BG-11培养基中的高, 因此废水组尖
状栅藻总脂含量比 BG-11培养组低。
2.4 奶牛场废水组尖状栅藻总脂组分分级
图 4总脂分级结果表明, 中性脂是尖状栅藻
总脂的主要组成成分(占总脂含量的 60%以上),
糖脂次之,磷脂最少。 随着废水浓度的降低,中性
脂占总脂的比例升高,糖脂和磷脂降低。废水浓度
由 100%~25%, 总脂的含量由干重的 36.8%上升
至 62.4%, 中性脂占总脂比例由 65.4%上升至
87.1%。 随着废水浓度的降低,培养基中氮含量也
随之降低,可能引起微藻细胞代谢途径发生转变,
细胞中类囊体膜的含量降低, 酰基水解酶的活性
增强并刺激磷酸水解[15]。 以上这些变化促使细胞
图 2 接种尖状栅藻培养后废水总氮和总磷浓度
随时间的变化
Fig.2 Time-course variation of TN and TP concentrations of
DWW inoculated with S.acuminatus
图 3 尖状栅藻的生化组成
Fig.3 Biochemical composition of dry biomass of S.acuminatus
时间/d
总
磷
浓
度
/μ
m
ol·
L-
1
2000
1500
1000
500
0
0 1 2 3 4 5 6
100%废水
75%废水
50%废水
25%废水
NaNO3浓度/mmol·L-1
组
分
含
量
/%
干
重
60
50
40
30
20
10
0
18.0 9.0 6.0 3.6
总脂含量
总碳水化合物含量
总蛋白含量
(a)
废水浓度/%
组
分
含
量
/%
干
重
60
50
40
30
20
10
0
100 75 50 25
总脂含量
总碳水化合物含量
总蛋白含量
(b)
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内的脂肪酸乙酰辅-CoA 含量增加,与此同时,氮
含量的降低也将促进二酰基甘油酰基转移酶将脂
肪酸乙酰辅-CoA 转化成三酰甘油 (TAG) [16],因
此, 氮含量的降低促使尖状栅藻细胞内总脂和中
性脂含量同步升高。
2.5 奶牛场废水培养组尖状栅藻脂肪酸组成分析
对废水培养所得尖状栅藻藻粉进行脂肪酸组
成(图 5)分析可知,尖状栅藻共由 3 种碳链长度
的 11 种脂肪酸组成, 其中多为不饱和脂肪酸,油
酸(C18∶1)、棕榈酸(C16∶0)所占比例较高,其次为
亚麻酸(C18∶3)、亚油酸(C18∶2)和棕榈油酸(C16∶
1)。石化柴油中的烷烃主要由 15个左右碳原子组
成, 尖状栅藻藻油中的脂肪酸碳链长度与石化柴
油平均碳链长度相近, 是生产生物柴油的理想原
料。
2.6 尖状栅藻 BG-11 培养组与奶牛场废水培养
组总脂单位体积含量
微藻的产油性能不仅与微藻油脂含量相关,
也与该藻生物量相关,因此,在此引入总脂单位体
积含量对微藻的产油性能进行评价。由图 6可知,
尖状栅藻在 BG-11 与废水培养组,单位体积藻液
的总脂含量均超过 4.0 g/L,说明尖状栅藻是一株
极具潜力的产油微藻 。 NaNO3 初始浓度为 3.6
mmol/L 的 BG-11 培养组的尖状栅藻总脂单位体
积含量达到 5.3 g/L,与同类研究的数据相比优势
明显。 在 50%与 25%废水培养组中,该藻单位体
积藻液的总脂含量分别达到 5.7 g/L 与 5.9 g/L,均
高于 BG-11培养组的最高值。
以上结果说明, 尖状栅藻是一株极具潜力的
产油绿藻, 且在废水培养条件下其产油性能比在
人工培养条件下更具优势。
NaNO3浓度/mmol·L-1
总
脂
单
位
体
积
含
量
/g·
L-
1
6
5
4
3
2
1
0
18.0 9.0 6.0 3.6
图 6 尖状栅藻总脂单位体积含量
Fig.6 Volumetric lipid content of S.acuminatus in
column bioreactors
废水浓度/%
100 75 50 25
总
脂
单
位
体
积
含
量
/g·
L-
1
6
5
4
3
2
1
0
图 5 废水培养组尖状栅藻脂肪酸组成
Fig.5 Fatty acid compositions of S.acuminatus harvested in
dairy wastewater
脂肪酸组成
所
占
比
例
/%
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
16∶0 16∶1 16∶2 16∶3 16∶4 18∶0 18∶1 18∶2 18∶3 18∶4 others
100%废水
75%废水
50%废水
25%废水
废水浓度/%
脂
组
分
含
量
/%
总
脂
100
80
60
40
20
0
100 75 50 25
磷脂 糖脂 中性脂
图 4 奶牛场废水培养的尖状栅藻总脂分级
Fig.4 Lipid classification of total lipid of S.acuminatus
harvested in dairy wastewater
废水浓度/%
脂
组
分
含
量
/%
干
重
60
50
40
30
20
10
0
磷脂 糖脂 中性脂
100 75 50 25
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可再生能源 2014,32(5)
2.7 尖状栅藻 BG-11 培养组与奶牛场废水培养
组总脂单位体积产率
总脂单位体积产率与微藻总脂含量、 生物量
和培养时间相关,反映了油脂积累的效率。由图 7
可知,总脂单位体积产率与氮浓度呈负相关,BG-
11 培养组的总脂单位体积产率分别为 0.23,
0.26,0.28,0.29 g/(L·d),50%与 25%废水培养组
的总脂单位体积产率分别为 0.31 g/(L·d)与 0.33
g/(L·d),均高于 BG-11 培养组,其中 25%的废水
培养效果最好, 其藻液的总脂单位体积含量与总
脂单位体积产率均最高。 可利用 25%废水替代人
工合成的培养基大规模培养尖状栅藻, 作为生产
生物柴油的原料。
3 结论
尖状栅藻(S.acuminatus)为一株从未被文献
报道过的藻株,在 BG-11 培养基培养下具有很好
的产油性能。 无外源物质添加的奶牛场废水可替
代 BG-11培养基对尖状栅藻进行培养。尖状栅藻
对高氮、 高磷浓度的奶牛场废水具有很好的耐受
性,并且对氮、磷营养盐的去除率高;利用奶牛场
废水对尖状栅藻进行培养可获得更高的生物量,
与 BG-11培养基培养相比具有明显优势。该藻的
脂肪酸碳链长度与石化柴油中烷烃的碳链长度相
近,可作为生产生物柴油的良好原材料。尖状栅藻
在 25%废水培养组中总脂含量、总脂单位体积含
量、总脂单位体积产率最高,明显高于 BG-11 培
养组的最高值,最具综合效益。利用奶牛场废水对
尖状栅藻进行培养, 将可持续清洁能源的生产与
废水净化完美地结合,真正实现了变废为宝。
参考文献:
[1] MeinshausenM,MeinshausenN,HareW,etal.Greenhouse-
gas emission targets for limiting global warming to 2 ℃
[J]. Nature,2009,458(4):1158-1163.
[2] Klass L D.Biomass for Renewable Energy,Fuels and
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图 7 尖状栅藻总脂单位体积产率
Fig.7 Volumetric lipid productivity of S.acuminatus in
column bioreactors
NaNO3浓度/mmol·L-1
总
脂
单
位
体
积
产
率
/g·
L-
1 ·
d-
1
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
18.0 9.0 6.0 3.6
总
脂
单
位
体
积
产
率
/g·
L-
1 ·
d-
1
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
废水浓度/%
100 75 50 25
·679·
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Integrated the biomass production of oleaginous microalga
Scenedesmus acuminatus and dairy wastewater treatment
Gao Baoyan1, Shen Dandan1, He Sisi1, Wan Linglin1, Liu Tianzhong2, Li Aifen1, Zhang Chengwu1
(1.Research Center of Hydrobiology, Department of Ecology, Jinan University,Guangzhou 510632,China ; 2.Key
Laboratory of Biofuel,Chinese Academy of Sciences,Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology,
Qingdao 266101,China)
Abstract: Scenedesmus acuminatus was a new isolated freshwater green microalga which could
accumulate high content of storage lipids. It was cultivated in four different initial NaNO3 con-
centrations (18.0, 9.0, 6.0 mmol/L and 3.6 mmol/L) of BG-11 media and four different diluted con-
centrations (25%, 50%, 75% and 100%) of dairy wastewater with Φ3.0 cm column photobioreactors,
respectively. The maximum biomass concentration reached 9.5 g/L in BG-11 medium containing
6.0 mmol/L NaNO3, and the highest total lipid content was up to 62.6% of dry biomass in BG-11
medium containing 3.6 mmol/L NaNO3. The maximum biomass concentration of 12.2 g/L was ob-
tained in the 75% wastewater. The highest lipid content was gained in the 25% dilution of
wastewater, and the total lipid content reached 62.4% of dry biomass. The carbon chain length of
fatty acids in S. acuminatus was between C14 and C18 which was very similar to the average
carbon chain length of the petroleum diesel. S. acuminatus could remove nitrogen and phosphorus
effectively from the different diluted dairy wastewater, and the removal efficiency reached 93.2%
(N) and 99.4% (P). S. acuminatus cultivated in the dairy wastewater was not only removed nitrogen
and phosphorus effectively, but also could be a price competitive producer of biodiesel.
Key words: Scenedesmus acuminatus; dairy wastewater; lipids; volumetric productivity; biodiesel
高保燕,等 富油微藻——尖状栅藻生物质生产与奶牛场废水处理相结合的效果研究