鲟鱼养殖尾水栽培微藻及其两相厌氧发酵产沼气工艺研究

【摘要】：近几年来随着鲟鱼人工养殖规模的不断扩大,由其引发的淡水资源浪费及其排放后对环境的污染问题日益凸显出来,因此鲟鱼养殖废水净化已成为鲟鱼人工养殖业进一步发展的瓶颈。本文利用鲟鱼养殖尾水栽培微藻,并且利用收获的微藻与养殖固废耦合进行两相厌氧发酵产沼气工艺试验研究,以期为鲟鱼养殖尾水资源化利用和藻类生物质能源转化技术推广和应用提供重要参考。利用鲟鱼养殖尾水栽培微藻试验结果表明,当光照强度为4500lux,光暗比为12h:12h,小球藻和栅藻接种量为106个/ml的条件下,小球藻和栅藻能够吸收利用鲟鱼养殖尾水中的NH4+-N、NO2--N、NO3--N和PO43-P-等污染物,并且实现藻细胞的增殖;当养殖尾水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N和PO43--P浓度分别为0.93~4.22 mg/L、0.11~0.24 mg/L、8.75~12.10 mg/L和0.08~0.41 mg/L时,培养8d后,小球藻和栅藻增值分别达到了初始生物量为6~7.5和6~8倍。利用鲟鱼养殖尾水栽培微藻的过程中,当养殖尾水中NH4+-N为0.93 mg/L、2.33 mg/L和4.22mg/L时,栽培小球藻12h、24h和48h后,NH4+-N去除率达到100%,而栽培栅藻8d后,NH4+-N的去除率为89.3%、88.23%和52.2%;当养殖尾水中NO3--N为10.96 mg/L、11.38 mg/L和12.10 mg/L时,栽培小球藻8d后,NO3--N的去除率都达到100%,而栽培栅藻8d后,NO3--N去除率仅为16.1%、17.1%和16.1%;当养殖尾水中PO43--P浓度为0.15mg/L、0.24mg/L和0.41mg/L时,栽培小球藻4h、5h和8h后,PO43-P都达到了100%,而栅藻完全吸收利用PO43-P需要4d、6d和8d,利用鲟鱼养殖尾水栽培小球藻对净化水质更具优势。小球藻与养殖固废耦合两相厌氧发酵产沼气试验结果表明,当产酸相接种污泥、藻液和养殖固废质量比为1:10:10、料液浓度6%和料液p H为7时,在35±1℃条件下水解4d,得到的酸化料液中VFA浓度为16504.6±200mg/L,在此条件下即可得到两相厌氧发酵酸化水解料液;另外,产甲烷相预试验启动10d后系统进入产气高峰,而且一直持续到第18d,启动22d后产气基本结束;利用水解料液厌氧发酵产沼气试验结果表明,在系统启动16d后每天添加20g酸化料液,使料液的水力停留时间为10d,系统启动23d后,一直保持稳定产气,日平均产气量和VS产气率分别达到537.5ml/d和394.6L/kg,所产生物气体中甲烷含量达到82.2%,而且产气过程中,料液p H值一直保持在7.63~7.77之间。对比前期开展的微藻与养殖固废耦合单相厌氧发酵产沼气试验结果可见,两相厌氧发酵的VS产气率与单相厌氧发酵的相当,但是两相厌氧发酵产气启动26d后,仍可持续、稳定产气,单相厌氧发酵产气仅持续20d左右;另外,两厌氧发酵所得沼气中甲烷含量是单相厌氧发酵的1.44倍,发酵所的生物气体品质显著提高。综合试验结果可知,利用鲟鱼养殖尾水栽培微藻不仅可以获得藻类生物质,而且可以净化水质,同时,利用两相厌氧发酵技术还可以实现环境增值能源转化。 【关键词】：微藻 栽培 鲟鱼养殖尾水 养殖固废 两相厌氧发酵
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S216.4;S965.215
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题研究目的与意义8
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势8-12
• 1.2.1 微藻净水的发展现状8-10
• 1.2.2 藻类生物质发酵产沼气的发展现状10-11
• 1.2.3 发展趋势11-12
• 1.3 课题研究目标与内容12-13
• 1.3.1 研究内容12
• 1.3.2 研究目标12-13
• 第二章 鲟鱼养殖尾水栽培微藻试验研究13-26
• 2.1 材料与方法13-15
• 2.1.1 试验材料13-14
• 2.1.2 试验装置14
• 2.1.3 测定指标及方法14-15
• 2.2 试验安排15
• 2.2.1 鲟鱼养殖尾水栽培小球藻试验研究15
• 2.2.2 鲟鱼养殖尾水栽培栅藻试验研究15
• 2.3 结果与分析15-25
• 2.3.1 鲟鱼养殖尾水栽培小球藻试验研究15-20
• 2.3.2 鲟鱼养殖尾水栽培栅藻试验研究20-24
• 2.3.3 小结24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 微藻与养殖固废耦合两相厌氧发酵产沼气工艺研究26-60
• 3.1 试验材料与装置26-28
• 3.1.1 试验材料26-27
• 3.1.2 试验装置27-28
• 3.2 试验安排28-31
• 3.2.1 产酸相物料水解酸化试验28-29
• 3.2.2 产甲烷相预试验29-30
• 3.2.3 产甲烷相产气试验30
• 3.2.4 试验测定指标及方法30-31
• 3.3 试验结果与分析31-59
• 3.3.1 水解酸化试验31-46
• 3.3.2 产甲烷相预试验46-50
• 3.3.3 产甲烷相产气试验50-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 结论与建议60-62
• 4.1 结论60-61
• 4.2 进一步的研究建议61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-69
• 致谢69-70
• 附录1 藻液及培养设备70-71
• 附录2 发酵设备71

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