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高效固碳优势微藻突变株应用于污水处理,去污效果好,成本低

来源:北京林业大学 发布时间:2024-06-15 17:37:55 浏览:11 次

微藻生长速度快,世代周期短,其光合作用系统在吸收无机碳并改善温室气体方面发挥重要作用。在当前碳减排大趋势下,国内外众多研究者开展微藻处理废水的研究。微藻可以用于生活污水、禽畜废水、餐厨污水、重金属废水和淀粉废水等不同浓度污水,具有净化水质和同化有机碳为高价值产物的功能,其丰富的高价值副产品可应用于能源、饲料、肥料、食品、医药和化妆品等领域。随着经济社会的不断发展,各类污水排放量逐年增加,其处理过程中系统碳排放占社会总碳排放约1-2%。微藻由于其较高的光合效率,处理污水脱氮除磷的同时可光合固碳产氧等特性受到广泛关注。


微藻固碳具有天然优势,目前研究者们从自然界分离出大量藻种用于污水处理,自然分离纯化费时费力且往往效果不及突变株。运用工程策略和特定环境驯化可以有效提高微藻固碳性能,但世代周期长且遗传特性不稳定,易产生藻种退化。诱变育种可改变其遗传特性,物理诱变快速灵活,且突变频率高,但不定向突变需耗费大量人力物力筛选。本专利申请辅助以有机碳驯化能够定向筛选高效固碳藻种突变株。污水有机碳含量高,通常富含大量土著细菌能进行自我吸收转化。高效固碳微藻突变株结合污水中优势菌种,构成藻菌共生系统,菌释放CO2供给藻,而藻产生氧补给菌,不但污染物去除效果好,成本低,还兼具环境和经济效益。鉴于此,本领域中需要高效固碳优势微藻突变株用于实际污水处理。


具体操作步骤如下:


1)取小球藻(Cholorella sp.HQ)藻液转移至BG-11中,使得藻液浓度为5×106


个/mL,取3mL上述藻液置于6孔板中,于254nm,30W紫外灯下进行诱变,辐照距离25cm,辐照时间为30min,经过暗培养1d和光恢复后进行致死率检测;


2)将经过步骤1)致死率达到70-80%的藻液置于0.15g/L葡萄糖溶液中驯化,采用平板涂布的方式接种于含糖BG11培养基平板表面,放入培养箱中,培养条件为稳定25±2℃,光照(荧光白光)3000Lux,暗周期12h/12h;


3)在无菌操作台用接种针从平板上刮取藻落在含糖BG11液体培养基中,然后通过测量吸光度确定微藻生长情况,如图1所示,计算平均生长速率和比生长速率,通过生物质干重和油脂等指标筛选出高效固碳藻种Cholorella sp.MHQ2。

4)采集污水,采用重铬酸钾法测试污水中的COD含量为902mg/L。经检测,微藻生长速度远高于COD含量为402mg/L的污水。在营养物质去除方面,微藻同化氮磷和有机物进行自身生物合成,氨氮去除效果一直优于COD含量为402mg/L的污水,表明较高的C/N有利于微藻细胞进行生命活动。如图所示,在第2d微藻降解COD的浓度几乎追平COD含量为402mg/L污水的培养基浓度。在污水中磷的去除方面更是表现出了极强的去除能力,越过停滞期,在对数期吸收大量的磷用于细胞合成与生长代谢。


5)经过步骤4)测试后的污水作为培养基,接种步骤3)筛选出高效固碳藻种Cholorellasp.MHQ2,藻液浓度为5×106个/mL,使污水中的氮、磷和有机物得到去除。


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