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利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究



全 文 :第 1期
随着我国城市化进程的纵深发展,城市生活废水
的排放量也随之提高。如上海市 2010年的生活废水
排放量已达到 21.16亿 t[1]。以氮、磷含量分别为 40~
60 mg/L、2~4 mg/L来计算,这些废水中的氮、磷含量
《环境科学与技术》编辑部:(网址)http://fjks.chinajournal.net.cn(电话)027-87643502(电子信箱)hjkxyjs@vip.126.com
收稿日期:2015-03-05;修回 2015-04-22
基金项目:国家海洋局可再生能源专项基金(SHME2011SW02);上海高校海洋科学一流学科建设项目资助;上海市自然基金(12ZR1444900)
作者简介:凌云(1987-),男,副教授,博士,主要从事环境生物学的研究,(电话)021-610900431(电子信箱)yling@shou.edu.cn;*通讯作者,(电子信
箱)zgzhou@shou.edu.cn。
Environmental Science & Technology
第 39卷 第 1期
2016年 1月
Vol. 39 No.1
Jan. 2016
凌云,陈姗,石文宣,等.利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究[J].环境科学与技术,2016,39(1):121-127. LingYun,Chen Shan,Shi
Wenxuan, et al. Scenedesmus cultivation in municipal sewages for biofuel applications[J].EnvironmentalScience&Technology,2016,39(1):121-127.
利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究
凌云, 陈姗, 石文宣, 周志刚 *
(上海海洋大学水产与生命学院,上海 201306)
摘 要:鉴于采用废水进行微藻培养并生产生物柴油可以有效节省微藻培养成本,甚至会带来额外的经济收益,该研究选取了自行
筛选分离的产油微藻斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda),对其在上海市 4家城市污水处理厂进出水
共 7个水样中的生长性能和氮磷利用率进行了检测。结果显示,批式培养试验中 2种栅藻能较好地适应其中 6个水样并保持正常生长状
态,且优势度均在 98%以上。6 d内微藻对氨氮、总氮和总磷的去除率分别为 96%~100%、81%~96%、76%~99%,显示出较好的氮磷利用能
力。但在对数生长期内 2种微藻均不积累油脂,实际运行中需要另加油脂积累环节。半连续式培养研究结果表明,在每 2 d换水 1次,
每次 200 mL的换水周期中,南汇城市污水厂的进水能使四尾栅藻及斜生栅藻的生长速度基本稳定在 0.20和 0.28 g/(L·d)左右,藻种优
势度保持在 90%左右。研究结果显示,在合适的培养条件下,利用未处理污水培养产油藻以连续运行是可行的,但污水培养的关键问题将
是在水力停留时间和微藻停留时间之间找到合适的平衡点,而经济有效的微藻采收回流手段及优势藻种控制技术将是今后的研究重点。
关键词:生活废水; 微藻; 中性脂; 生物质; 氮磷利用
中图分类号:X703.1 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1003-6504.2016.01.019 文章编号:1003-6504(2016)01-0121-07
Scenedesmus Cultivation in Municipal Sewages for Biofuel Applications
LING Yun, CHEN Shan, SHI Wenxuan, ZHOU Zhigang*
(College of Aqua-life Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)
Abstract:In view of the use of sewage for microalgae cultivation and biodiesel production can effectively save the
microalgae biodiesel cost and even bring additional economic benefits,two oil-producing microalgae including Scenedesmus
obliquus and Scenedesmus quadricauda,which are tolerance in the sewage were selected to examine their growth
performance and utilization efficiency of nitrogen and phosphorus ability in 7 wastewater samples from 4 sewage treatment
plants in Shanghai. Result of batch experiments showed two species of Scenedesmus can maintain normal growth state in 6
wastewater samples with dominance more than 98%. The removal rate of ammonia,total nitrogen and total phosphorus in 6
days was 96%~100%,81%~96%,76%~99% respectively,showing good ability to use of nitrogen and phosphorus. But none
of the two microalgae accumulate grease in the logarithmic growth period,additional lipid accumulation period will be
needed in the actual operation. The result of the semi-continuous experiment showed the sewage from Nanhui WTTPs can
support the stable growth rate at 0.20 g/(L·d)(S. quadricauda)and 0.28 g/(L·d)(S. obliquus),with dominance about 90%.
Research results show that,under appropriate culture conditions,the continuous operation of oil-producing algae cultivation
with untreated sewage is practicable. The key problem of sewage culture is to find the balance between hydraulic retention
time and microalgae residence time. Effective microalgae harvesting,reflux method and dominant species control technology
will be the focus of future research.
Key words:municipal sewage;microalgae;neutral lipid;biomass;utilization of nitrogen and phosphorus
第 39卷
已相当于上海市全年氮、磷化肥的施用总量[2]。可见,
生活废水中存在着像氮、磷等可被农作物、藻类等利
用的宝贵资源。
由于废水成分复杂,特别是重金属元素的存在,
使得传统的废水灌溉农作物等再利用技术已不再被
人们所接受。利用微生物通过硝化、反硝化作用处理
废水的传统方法将废水中的氮转化为氮气排放,而磷
积累于剩余的污泥中,且大量的剩余污泥又是一个处
理难题[3],使得废水中的氮、磷资源被白白浪费。那么
如何更安全地利用废水中的氮、磷资源?
随着石油资源的逐渐枯竭,以微藻为石油替代品
的研究与开发正成为目前的热点[4]。但高成本的微藻
培养是阻碍其能源化进程的一个“瓶颈”。如果能利用
废水培养微藻以获得生产生物柴油的原料,不仅可以
回收生活废水中的氮、磷资源,而且可以用废水处理
的收益来补贴微藻生物柴油的生产费用,大大降低
微藻生物柴油的成本,达到其工业化运行的目的。
Lundquist等[5]通过计算发现,如果采用城市生活废水
作为微藻营养来源,在较好的设计、运行条件下,算上
处理污水带来的收益,微藻柴油成本甚至可以低至 28
美元/桶,远低于现在油价。
但传统的微藻废水处理应用并未与资源化过程
相结合[6],而现有的微藻生物柴油与废水处理相结合
的研究仅限于实验室短批次的培养[7-9],藻种对废水的
适应性及开放式培养条件下微藻优势度的变化[10-12]都
成为限制该项研究的关键因素,寻找能适应污水的
产油微藻及适合培养微藻的废水是一个亟待解决的
问题。
由于城市生活污水具有流量大且稳定,水质变化
较小,毒性物质含量低等特点,较适合于大规模的微
藻培养。为此,本研究选用自上海市一奶牛场废水中
筛选到的生长速度较快、含油量较高的斜生栅藻
(Scenedesmus obliquus)和四尾栅藻(S. quadricauda)[13]
为材料,比较分析了它们在采自上海 4家具有代表性
的城市生活废水处理厂生化池进、出水口共 7个废水
水样中的生长性能、抗污能力、对废水中氮和磷的利
用情况以及藻细胞中性脂的变化情况,再依据批式试
验结果开展 30 d的半连续式培养来探讨微藻在光生
物反应器中对污水的耐受性和连续运行的可行性,为
后续室外利用生活废水规模化培养能源微藻的研究
与技术开发提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 废水来源及收集
本试验所用废水采自上海金山、浦东滨海、竹园
及浦东临港新城等 4个城市生活污水处理厂的曝气
池进水口和二沉池出水口(文中简写为进水与出水),
对曝气池进水的处理效果试验主要用于检验微藻
对污水原水的适应性和氮磷利用能力,而对二沉池出
水的处理效果研究将主要用于检验微藻的中水回用
能力[14]。
4座污水厂中,竹园 1期日处理量近 170万 t,是
上海市最大的城市生活污水厂之一,流量和水质波动
最小;金山污水厂处于上海金山化工园区,其处理污
水中有 50%以上为工业废水,具有服务于工业区的城
市污水厂特征;浦东惠南污水处理厂位于上海市郊原
南汇区域,包含了周边的农业废水、工业废水及生活
污水,与普通中小城市生活污水厂水质相似。而临港
新城污水厂处于上海临港开发区,由于周边工商业较
少,废水中氮磷含量较低,属于较为低营养型废水,具
有新开发区的水质特征。废水在采样后尽量在 8 h内
直接使用,无法用完的废水在冰箱内-20 ℃冷冻保存。
使用时不经任何预处理,以观察其对微藻的影响。
1.2 产油微藻的来源
2种产油微藻均为本实验室前期自行分离鉴定,
主要选取生长速率较快、含油量较高的斜生栅藻和四
尾栅藻,具体见参考文献[13]。
1.3 培养装置的选择及样品采集
采用简易的垂直式光生物反应器培养装置,玻璃
管直径 4 cm,高 60 cm,每管装培养基 700 mL,为使
藻体受光均匀及避免藻体沉降,从顶部接入充气管充
气。将玻璃管放入光照培养箱中,温度 26 ℃,光照时
间 24 h,光照强度 80 μmol photon/(m2·s)。
接种前取对数生长期微藻,参照前期洗脱试验结
果,用蒸馏水反复离心洗涤 3次以去除微藻可能吸附
的氮磷等。
批式培养试验持续 6 d,调节起始吸光度 OD680值
为(1.000±0.100),每个废水样品接种 2根培养管为平
行样。根据预实验结果,每 24 h采样测 OD680值,在 0、
24、48、72及 144 h采样测废水中的氮磷含量,在 0、
72、144 h采样测定油脂含量。
半连续式培养试验中,采用南汇污水厂的进出
水,每管装废水 500 mL,根据预实验结果,每 48 h取
出 200 mL混合液,并补入 200 mL相应的废水。每
24 h采样 3 mL测定微藻生长量,采样前后均用纯水
补足至 500 mL以避免水蒸发导致的误差。
1.4 废水及培养液的水质理化指标检测
氮磷指标主要包括氨氮、总氮和磷酸盐,氨氮采
用纳氏比色法,总氮采用紫外分光光度法,磷酸盐采
用磷钼蓝比色法。具体测试方法依照《水和废水监测
122
第 1期
分析方法》[15]。
1.5 微藻生长量测定
根据预实验结果,2 种微藻的质量与吸光度在
一定范围内成线性关系,因此微藻生物量(Y,g/L)
可利用测定的吸光度 OD680 值,并按以下公式换算
成质量:四尾栅藻:Y=0.653 7×OD680-0.045 5;斜生栅
藻:Y=0.614×OD680-0.042 7。吸光度线性范围:0.21.5。
1.6 微藻优势度分析
微藻优势度分析:采用显微镜镜检计数,每个样
品数 10个视野,统计目标藻种的个体数和所有藻种
的个体数,优势度=目标藻数量/微藻总数量×100%。
1.7 微藻油脂测定
微藻含油率指标测定采用尼罗红荧光光度法[16],
具体操作方法如下:采集 4 mL培养液,4 000 r/min离
心 10 min 收集藻体,用 5%二甲基亚砜稀释至 OD680
在 1.0 左右,取 4 mL,微波消解 5 min,加入 5%尼罗
红染液 10 μL,混匀静止 1 min后在荧光分光光度计
上测定荧光值M1,激发波长 475 nm,发射波长 550
nm。每次均用中性脂含量 12%的藻粉 0.002 g(M2)
为基准计算相对发光强度。计算公式:相对发光强
度=M1 /M2×100%。
2 结果与分析
2.1 废水基本指标检测
从 4座废水处理厂废水的基本数据(表 1)可以看
出,废水中的氮主要以氨的形式存在,临港污水厂的
氮磷值相对较低,其他 3 个污水厂的氮磷值相差不
大,但竹园的氮磷含量相对稳定。栅藻是污水中的主
要藻种,小球藻在金山和临港的出水中较多,舟形藻
和颤藻偶有出现,在试验中这几种藻类将成为主要的
污染藻种。其余检出藻种包括鼓藻、小环藻、卵囊藻、
直链藻、斑条藻、平裂藻、针杆藻等等,但试验中并未
成为竞争藻种故不再列出。
凌云,等 利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究
表 1 不同城市污水处理厂废水的基础数据
Table 1 Basic information about the wastewater from different municipal sewage plants
采样点 竹园(ZY) 南汇(NH) 金山(JS) 临港(LG)
NH3-N/mg·L-1 28.30~33.96 29.15~40.55 6.46~8.85 36.40~54.13 6.65~8.56 12.72~16.30 4.23~8.64
TN/mg·L-1 32.73~36.48 33.55~42.90 7.67~25.28 37.38~62.55 30.94~36.30 30.50~35.75 8.11~12.60
PO43-/mg·L-1 1.90~2.69 1.80~2.68 0.98~1.74 2.95~8.08 0.31~2.77 1.12~1.56 0.44~1.08
栅藻(Scenedesmus sp.)/ind.·mL-1 5 6 25 3 7 21 44
舟形藻(Navicula sp.)/ind.·mL-1 1 未检出 4 未检出 5 13 3
颤藻(Oscillatoria sp.)/ind.·mL-1 2 未检出 1 未检出 未检出 1 3
小球藻(Chlorella sp.)/ind.·mL-1 2 1 5 2 25 1 23
样品号 ZYIN* NHIN NHEF* JSIN JSEF LGIN LGEF
流量/t·d-1 1 700 000 200 000 100 000 50 000
2.2 微藻在不同来源的废水中生长性能
从 2种栅藻在不同来源生活污水的生长曲线(图 1)
中可以看出:斜生栅藻较适应 BG11 的营养条件,在
144 h后可以达到 6.5 g/L,平均生长速率在1 g/(L·d);
而四尾栅藻的生长稍慢,在 144 h浓度为 4.5 g/L,平
均生长速率在 0.6 g/(L·d)。与 BG11培养基(图 1)的
注:*IN代表进水口,EF代表出水口。下同。
123
第 39卷
藻微生长情况相比较,4处城市生活污水厂的污水营
养元素都只能维持微藻 2~3 d的快速生长;之后微藻
生长曲线趋于平缓,生长速率明显下降;6 d后,单位
体积的微藻生物量大多保持在 2~2.5 g/L之间。此外
还发现,金山的进水具有一定的抑制性,四尾栅藻在
其进水中的生长率低于出水生长率,而斜生栅藻在其
进水中的生长曲线更是不升反降,直至第 4天开始才
开始恢复生长(图 1)。
当以 0.5 g/L的接种量接种并在废水中培养 6 d后,培
养液中2种栅藻优势度的分析结果(表 2)显示,2种微藻
均能在废水培养环境中保持 98%以上的优势度,说明这
2种栅藻具有较好的抗污染性能。偶见小球藻、颤藻等
废水土著种,但未呈现爆发态势。当然这部分得益于目
标藻种接种量远大于废水中土著藻类生物量(图 1)。
表 2 利用废水培养 6 d后四尾栅藻和斜生栅藻的优势度分析
Table 2 Dominance of S. quadricauda and S. obliquus in wastewater after the cultivation for 6 days (%)
微藻种类 ZYIN NHIN NHEF JSIN JSEF LGIN LGEF
四尾栅藻 98.5 99.2 98.7 98.2 98.1 99.4 98.7
斜生栅藻 98.7 99.3 99.6 99.5 99.4 99.2 99.6
2.3 2种栅藻对废水中氨态氮的利用效果
污水中的高氨态氮含量被认为会阻碍微藻的生
长,但同时也是微藻最优先利用的氮元素,因此氨态
氮的变化可以较好地反映出微藻的适应性。从氨态氮
的利用曲线(图 2)可以估算出,24 h内,2种栅藻对氨
态氮的利用率在 20 mg/(L·d)以上。氨态氮起始值较
低的竹园和临港污水厂水样在 24 h内就降到 1 mg/L
以下;除金山进水外,其余样品的氨态氮均在 72 h内
降到 1 mg/L以下(图 2)。该结果与 Samorì等[17]的报
道较为相似。由于在此期间系统的 pH值处于中性,变
化不大,系统中并未存在能促使氨氮挥发的因素[18],
由于干藻粉含氮量在 5%~8%之间,可以认为氨态氮基
本都被微藻利用。
2.4 2种栅藻对废水中总氮的利用效果
2种栅藻对总氮利用效果见图 3。四尾栅藻和斜
生栅藻在 24 h内对总氮的利用率最低为 56%(NHIN)
和 46%(NHEF),最高可达 87%(LGIN)和 89%(LGEF);
72 h 时,四尾栅藻和斜生栅藻对总氮利用率最低为
82%(JSIN)和 70%(JSIN),最高达 98%(LGEF)和 97%
(ZYIN)(图 3)。由于生活污水中的氨态氮占总氮的
80%以上(表 1),因此随着氨态氮被微藻的有效利用
(图 2),总氮也显示出很高的利用率。但由于废水中如
偶氮染料等有机氮类等不能完全被微藻利用,因此系
统中的总氮并不像氨态氮那样直降到检测线以下,而
是在一个较低的水平上浮动。结合总氮利用率及微藻
生长量来判断,72 h以后这 2种微藻的生长已进入一
个缺氮的培养状态。
2.5 2种栅藻对废水中磷酸盐的利用效果
2种栅藻对磷酸盐利用效果见图 4 ,磷同样是微
藻的重要营养元素,也是生活污水中主要的污染物
124
第 1期
质,而微藻主要利用污水中的磷酸盐。从研究中可以
看出,除了金山进出水外,其余各组污水中的磷酸盐
在 24 h左右降解率就已达 90%以上,这说明 2种栅藻
对磷酸盐的利用率较高,且进水中磷酸盐浓度普遍在
2 mg/L以下,出水更低,因此在微藻生长条件良好的
情况下磷酸盐被很快吸收。
2.6 微藻含油量的变化
对含油量的数据分析发现,2种产油藻在对数生
长期中性脂含量很低,不到其最高含量的 5%,在营
养缺乏的时候才开始慢慢积累油脂,批式试验中最
高油脂相对含量也仅为 20%,而且受到水体、水质的
影响较大(图 5)。
2.7 半连续式培养条件下的微藻生物量变化
在实际运行中,连续式培养是最为有利的培养方
式,但由于受到污水的成分复杂及微藻的生长速度限制,
连续式的单藻种污水培养并未见报道,即使是实验室
中的半连续式培养研究也不多见,如 Ruiz Marin等[19]
在半连续式的运行过程中曾尝试 36 h换水 1 次,但
最终只持续换水 4次,微藻就因为营养原因无法继续
生长而被迫中止试验。为了进一步研究 2种栅藻对污
水的耐受性及在污水中的生长性能,我们亦尝试开展
污水的半连续式培养试验。竹园的废水由于供应不稳
定未开展试验;金山废水由于有生物毒性导致微藻在
半连续换水试验中被很快抑制并发生了种群更替,导
致试验中断;临港废水由于氮磷含量偏低,换水周期
和微藻的生长率之间难以保持平衡;因此主要采用南
汇废水进行了试验。半连续培养试验的生物量变化见
图 6,优势度变化见表 3。
图 6 为连续运行条件下的微藻生长量,可以看
出,在半连续式培养条件下,换水量保持在每 2 d换水
1 次,每次 200 mL,在南汇的进出水中,四尾栅藻的
平均生长速率在 0.20 g/(L·d),斜生栅藻的平均生
长速率在 0.28 g/(L·d),都要低于批式试验中的生长
微藻种类 NHIN NHEF
四尾栅藻 88±3 78±5
斜生栅藻 92±2 87±5
表 3 半连续式培养 30 d后四尾栅藻和斜生栅藻的优势度分析
Table 3 Dominance of S. quadricauda and S. obliquus in wastewater
after semi-continuous cultivation for 30 days (%)
凌云,等 利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究 125
第 39卷
速率,但相比与类似研究处于中等水平[20],而出水由
于氮磷含量偏低,2 d的换水周期太长导致培养液无
法支持微藻的快速生长,四尾栅藻与斜生栅藻的生
长速率仅为 0.02和 0.07 g/(L·d),不到其最大生长速
率的 1/10。
从表 3可以看出,南汇污水的进出水组栅藻优势
度都比较高,特别是进水组优势度均在 90%上下,出
水组也在 80%左右。且斜生栅藻的优势度都要高于四
尾栅藻,其对污水系统的适应性更好。
3 讨论
采用城市生活污水培养微藻,首要的一个问题是
微藻对污水营养物质的适应和利用能力。在批式试验
中,除金山废水外,2种微藻在前 2 d的生长率都比较
稳定,且进水与出水的培养曲线仅显示出轻微的差
别,但结合半连续式试验的结果可以看出进水与出水
营养成分的差别导致微藻生长速率差别明显,分析是
因为 2种微藻的藻体中均有贮存的氮磷,可以支撑其
短时间的生长所致。也有文献探讨实验前对微藻进行
饥饿培养处理[24],但在一般运行中微藻并不会处于饥
饿状态,而且饥饿状态下的微藻会发生超补偿现象,
导致批式试验中废水氮磷迅速下降,实验结果失真。
在半连续试验中,临港进出水同样由于低氮磷含量影
响微藻生长导致微藻总量不断下降,中途中止试验。
我们曾尝试外加氮源支持微藻生长,发现即使在废水
中添加 150 mg/L的 NaNO3(此浓度为 BG11 浓度的
1/10),6 d内微藻的生长状况依然可以与在纯 BG11
中生长状况相同,同样提示在没有生长抑制因子的条
件下,废水中氮的缺乏是导致微藻难以持续快速生长
的主要原因。而磷的使用效率表明 2种栅藻对磷利用
率较高,尽管废水的磷氮比例已显著高于 BG11,但磷
酸盐依然可以在 48 h内降低到极低的水平,结合其
他文献的研究判断,2种微藻对磷的利用可能有储藏
机制[23],这有利于废水中磷的去除。而且由于氮磷比
的变化会有利于小球藻、蓝藻等杂藻生长,因此废水
培养系统中应该注意氮磷比对种群优势度的影响。
因此在正式运行中,如采用中水回用培养微藻,
必须缩短水力停留时间或者外加氮磷以保证营养供
应,受限于微藻采收技术,现有的微藻运行措施无法
像活性污泥系统利用污泥回流解决水力停留时间与
微生物停留时间不同的问题,水力停留时间的缩短也
将导致微藻停留时间缩短,甚至大于微藻生殖周期,
使系统崩溃。如何对微藻进行有效的沉淀或回流将是
是生产应用中急需解决的问题之一,如胡洪营等[14]提
出的利用污水处理中的膜分离技术进行微藻分离和
回流是一个较有前景的技术,但其稳定性和可靠性还
需要试验验证。
除了营养条件限制外,废水微藻培养的另一个问
题是微藻的优势度保持能力,现有的微藻生物柴油与
废水处理相结合的研究多限于实验室短批次的培养,
废水通常需要经过灭菌、过滤等消毒处理以保持培养
产油微藻的优势生长[7-9],藻种对废水的适应性及开放
式培养条件下微藻优势度的变化[10-12]都成为限制该项
研究的关键因素,我们的前期实验亦表明,硅藻目、金
藻目的产油藻种无法在未灭菌的废水中生长,或是很
快就被其他微生物所替代。最终选用的 2种栅藻均从
奶牛场废水中筛选,本身耐污性较好,生长速率高,在
高接种量及稳定的培养条件下不易被取代,在半连续
试验中南汇废水可以很好地支撑 2种微藻的生长,南
汇进水的半连续试验共持续了 4个月,微藻的优势度
均能始终维持在 80%以上,显示出良好的应用前景。
但 2 种微藻明显不适应金山废水,半连续培养 10 d
左右小球藻大量暴发最终导致实验中止,因此,合适
的废水来源对于微藻的培养至关重要,另外在成本可
控的情况下,利用一定的技术手段去除金山废水中的
毒性物质将有利于产油栅藻的生长。而Woertz等[22]采
用的混合藻种培养方法也是一种有发展潜力的手段,
但在我们的试验过程中发现,最易产生的污染藻种
小球藻和颤藻是不含油的藻种,因此如何能保证系
统中的优势藻种一直为产油藻种是混合培养模式下
急需解决的问题。或者采用更好的办法开发小球藻
和颤藻,使得整个废水培养系统如农田的轮作一样
进行更替运行,将更有效的降低系统运行成本。
在油脂积累过程中,半连续式培养中的微藻几乎
没有油脂的积累,在批式试验运行 6 d后微藻所积累
的油脂也仅有最高含油量的 20%,因此在污水氮磷利
用后应考虑增加油脂积累的步骤以保证后续油脂提
炼工作的效益最大化。
本文的研究结果表明,在合适的环境条件下,利
用未处理污水培养产油藻进行连续运行也是可行的,
但污水培养的关键问题将是在水力停留时间和微藻
停留时间之间找到合适的平衡点,而经济有效的微藻
采收回流手段及优势藻种控制技术将是今后的研
究重点。
[参考文献]
[1] 上海市环境保护局.环境统计年报:2010年水环境保护情况
统计数据[EB/OL]. http://www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj//
shhj2072 / shhj2074 / 2011 / 10 / 41792 . htm,2011 -06 -05 .
Shanghai Environmental Protection Bureau. Environmental
Statistics Annual Report:2010 Statistical Data of Water
126
第 1期
Environment Protection[EB/OL]. http://www.sepb.gov.cn/
fa/cms/shhj//shhj2072/shhj2074/2011/10/41792.htm,2011 -06 -
05.(in Chinese)
[2] 中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴-2010[K].北京:
中国统计出版社,2010:13-16.
National Bureau of Statistics of the People’s Republic of
China. China Statistical Yearbook of 2010[K]. Beijing:China
Statistics Press,2010:13-16.(in Chinese)
[3] 陈苏,孙丽娜,孙铁珩,等.城市污泥处理处置技术及资源
化利用研究[J].生态科学,2006,25(4):375-378.
Chen Su,Sun Lina,Sun Tieheng,et al. The disposal
technique and comprehensive utilization of municipal sludge
[J]. Ecologic Science,2006,25(4):375-378.(in Chinese)
[4] 童牧,周志刚.新一代生物柴油原料:微藻[J].农业工程技术,
2009,15(5):19-26.
Tong Mu,Zhou Zhigang. A new raw material of biodiesel:
microalgae[J]. Agricultural Engineering Technology,2009,
15(5):19-26.(in Chinese)
[5] Lundquist T J,Woertz I C,Quinn N W T,et al. A Realistic
Technology and Engineering Assessment of Algae Biofuel
Production,Lawrence Berkeley National Laboratory,2010
[EB/OL]. http://www.ascension-publishing.com/BIZ/Algae-
EBI.pdf.
[6] Christenson L, Sims R. Production and harvesting of
microalgae for wastewater treatment, biofuels and
bioproducts[J]. Biotechnology Advances,2011,29(6):686-
702.
[7] Chinnasamy S,Bhatnagar A,Hunt R W,et al. Microalgae
cultivation in a wastewater dominated by carpet mill effluents
for biofuel applications[J]. Bioresource Technology,2010,
101(9):3097-3105.
[8] Wang L,Li Y,Chen P,et al. Anaerobic digested dairy
manure as a nutrient supplement for cultivation of oil -rich
green microalgae Chlorella sp.[J]. Bioresource Technology,
2010,101(8):2623-2628.
[9] Cho S,Luong T T,Lee D,et al. Reuse of effluent water
from a municipal wastewater treatment plant in microalgae
cultivation for biofuel production [J]. Bioresource Techno -
logy,2011,102(18):8639-8645.
[10] Canovas S,Picot B,Casellas C,et al. Seasonal development
of phytoplankton and zooplankton in a high-rate algal pond
[J]. Water Science Technical,1996,33(7):199-206.
[11]陈广,黄翔峰,安丽,等.高效藻类塘系统处理太湖地区农
村生活污水的中试研究[J].给水排水,2006(2):37-40.
Chen Guang,Huang Xiangfeng,An Li,et al. Pilot -scale
research on high rate algal pond for rural domestic sewage
treatment at area around Taihu Lake [ J ] . Water and
Wastewater Engineering,2006,32(2):37-40.(in Chin-
ese)
[12] Craggs R J,Heubeck S,Lundquist T J,et al. Algal biofuels
from wastewater treatment -high rate algal ponds[J]. Water
Science Technology,2011,63(4):660-665.
[13]李晓洋,周志刚.奶牛场废水中微藻的分离、鉴定及油脂分
析[C].第一届中国海洋可再生能源发展年会暨论坛论文集,
2012.
Li Xiaoyang, Zhou Zhigang. Microalgae Separation,
Identification and Oleaginous Analysis from Dairy Wastewa-
ters[C]. The First China Marine Renewable Energy Develop-
ment Forum,2012.(in Chinese)
[14]胡洪营,李鑫.利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技
术及潜力分析[J].生态环境学报,2010,19(3):739-744.
Hu Hongying,Li Xin. Analysis of key techniques and
production potential of biodiesel production based on micro-
algae with wastewater as resource[J]. Ecology and Environ-
mnet,2010,19(3):739-744.(in Chinese)
[15]国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法[M]. 第四版.
北京:中国环境科学出版社,2002.
State Environmental Protection Administration of China.
Monitoring and Analytic Methods of Water and Wastewater
[M]. 4th ed. Beijing:Environmental Science Press of China,
2002.(in Chinese)
[16] Elsey D, Jameson D,Raleigh B, et al . Fluorescent
measurement of microalgal neutral lipids[J]. Journal of Mi-
crobiological Methods,2007,68(3):639-642.
[17] Samorì G,Samorì C,Guerrini F,et al. Growth and nitrogen
removal capacity of Desmodesmus communis and a natural
microalgae consortium in a batch culture system in view of
urban wastewater treatment:part I[J]. Water Research,2013,
47(2):791-801.
[18] Tam N F Y,Wong Y S. Wastewater nutrient removal by
Chlorella pyrenoidosa and Scenedesmus sp. [J]. Environ -
mental Pollution,1989,58(1):19-34.
[19] Ruiz Marin A,Mendoza Espinosa L G,Stephenson T.
Growth and nutrient removal in free and immobilized green
algae in batch and semi -continuous cultures treating real
wastewater[J]. Bioresource Technology,2010,101(1):58-
64.
[20] órpeza R,Martínezb M E,Hodaifac G,et al. Growth of the
microalga Botryococcus braunii in secondarily treated
sewage[J]. Desalination,2009,246(1/2/3):625-630.
[21] Pittman J K,Dean A P,Osundeko O. The potential of
sustainable algal biofuel production using wastewater
resources[J]. Bioresource Technology,2011,102(1):17-
25.
[22] Woertz I,Feffer A,Lundquist T,et al. Algae grown on
dairy and municipal wastewater for simultaneous nutrient
removal and lipid production for biofuel feedstock[J]. Journal
of Environmental Engineering,2009,135(11):1115 -
1122.
(下转第 170页)
凌云,等 利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究 127
第 39卷
(上接第 127页)
[23] Powell N,Shilton A N,Pratt S,et al. Factors influencing
luxury uptake of phosphorus by microalgae in waste
stabilization ponds[J]. Environ Science Technology,2008,
42(16):5958-5962.
[24]汤会军,李鑫,胡洪营,等.初始密度及饥饿对栅藻 LX1
氮磷去除的影响[J]. 2010,36(7):33-35,39.
Tang Huijun,Li Xin,Hu Hongying,et al. Effect of initial
cell densities and starvation treatment on the nitrogen,
phosphorus removal properties of Scenedesmus sp. LX1 [J].
Technology of Water Treatment,2010,36(7):33-35,39.
(in Chinese)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
[参考文献]
[1] 何洁,高钰婷,王晓庆,等.水培翅碱蓬对重金属吸收的研
究[J].环境污染与防治,2012,34(5):10-16.
He Jie,Gao Yuting,Wang Xiaoqing,et al. Study on the ab-
sorption of heavy metals by hydroponics Suaeda hetetoptera
kitag[J]. Environmental Pollution and Control,2012,34(5):
10-16.(in Chinese)
[2] 王淑军,刘佩楼,徐世鹏,等.临沂市武河湿地的设计及其
水质净化效果分析[J].中国给水排水,2011,27(22):61-64.
Wang Shujun,Liu Peilou,Xu Shipeng,et al. Design of Wuhe
Wetland of Linyi City and its water treatment analysis [J].
ChinaWater&Wastewater,2011,27(22):61-64.(inChinese)
[3] 徐中义,陈敬安,张阳,等.阿哈水库沉积物重金属形态分
布及生态风险评价[J].西南师范大学学报:自然科学版,2014,
39(3):71-76.
Xu Zhongyi,Chen Jing’an,Zhang Yang,et al. On specia-
tion distribution and potential ecological risk assessment of
heavy metals in sediments of Aha Reservoir[J]. Journal of
Southwest China Normal University:Natural Science Edi-
tion,2014,39(3):71-76.(in Chinese)
[4] 傅鹏,王飞,马秀平,等.沁河沉积物重金属垂直分布特征
与风险评价[J].应用与环境生物学报,2013,19(2):305-
312.
Fu Peng,Wang Fei,Ma Xiuping,et al. Vertical distribution
of heavy metals in sediments of Qinhe River and its risk as-
sessment[J]. Journal of Applied and Environmental Biology,
2013,19(2):305-312.(in Chinese)
[5] 董志成,鲍征宇,谢淑云,等.湿地芦苇对有毒重金属元素
的抗性及吸收和累积[J].地质科技情报,2008,27(1):80-
84.
Dong Zhicheng,Bao Zhengyu,Xie Shuyun,et al. Resis-
tance and toxic heavy metal uptake and accumulation by
Phragmites australis in a wetland[J]. Geological Science and
Technology Information,2008,27(1):80-84.(in Chinese)
[6] 李瑞玲,李倦生,姚运先,等. 3种挺水湿地植物对重金属的
抗性及吸收累积研究[J].湖南农业科学,2010(17):60-63.
Li Ruiling,Li Juansheng,Yao Yunxian,et al. The re-
sistibility,absorption and accumulation of three wetland e-
mergent plants on heavy metals[J]. Hunan Agriculture Sci-
ence,2010(17):60-63.(in Chinese)
[7] Baker A JM.Metal tolerance[J]. New Phytologist,1987(106):
93-111.
[8] 惠峰,王良桂.水生植物对水体重金属污染的监测和生态
修复[J].安徽农业科学,2013,41(5):2234-2236.
Hui Feng,Wang Lianggui. Biomonitoring and ecological re-
mediation of heavy metal polluted water by aquatic plants[J].
Journal of Anhui Agriculture Science,2013,41(5):2234-
2236.(in Chinese)
[9] 崔爽,周启星,晁雷.某冶炼厂周围 8种植物对重金属的吸
收与富集作用[J].应用生态学报,2006,17(3):512-515.
Cui Shuang,Zhou Qixing,Chao Lei. Absorption and accu-
mulation of heavy metals by plants around a smelter [J].
Journal of Applied Ecology,2006,17(3):512-515.(in
Chinese)
[10]王谦,成水平.大型水生植物修复重金属污染水体研究进
展[J].环境科学与技术,2010,33(5):96-102.
Wang Qian,Cheng Shuiping. Review on phytoremediation
of heavy metal polluted water by macrophytes [J]. Envi-
ronmental Science & Technology,2010,33(5):96-102.(in
Chinese)
[11]黄永杰,刘登义,王友保,等.八种水生植物对重金属富集
能力的比较研究[J].生态学杂志,2006,25(5):541-545.
Huang Yongjie,Liu Dengyi,Wang Youbao,et al. Compar-
ative study of eight kinds of aquatic plants on the accumula-
tion ability of heavy metals[J]. Journal of Ecology,2006,
25(5):541-545.(in Chinese)
[12]任裙,陶玲,杨倩,等.芦苇、菖蒲和水葱对水体中 Cd富集
能力的研究[J]. 农业环境科学学报,2010,29(9):1757-
1762.
Ren Qun,Tao Ling,Yang Qian,et al. Accumulation ability
of Cd in water for Phragmites australis,Acorus calamus and
Scirpus tabernaemontani[J]. Journal of Agro-environment
Science,2010,29(9):1757-1762.(in Chinese)
170