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微藻固定化培养与沼液脱氮磷的耦合机制

成果基本信息
关键词: 微藻;固定化培养;沼液
成果类别: 技术成熟度:
体现形式(基础理论类): 体现形式(应用技术类):
成果登记号: 9352017J0015 资源采集日期: 2017-11-22
研究情况
单位名称: 福州大学 技术水平:
评价证书号: 评价单位: 国家基金委
评价日期: 2014.12.31 评价证书号:
转化情况
转让范围: 推广形式:
已转让企业数(个): 0
联系方式
联系人(平台): 玉女士 联系人(平台)电话: 0771-5885053
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成果简介
  1、课题来源与背景   本项目来源与国家自然科学基金。随着沼气工程在中国农村的大规模发展,大量的富含N、P和COD的沼液缺乏有效的利用和转化途径。能源微藻作为一种产量高、油含量大的可再生生物质能源在污水深度脱N、P方面具有显著的功效,二者的耦合系统将对能源与环保领域产生重大意义。然而,单细胞的微藻在培养、收获过程中含水量过高(99%以上),引发微藻生物油生产过程中能耗大、占地面积广、收获程序复杂、烘干成本高等问题。   2、研究目的与意义   本项目欲结合沼液脱N、P处理,研究微藻固定化培养中的三个关键问题:   1)以扩展的DLVO理论为指导思想、分析微藻菌株、材料表面特性、培养和收获条件等因素对微藻固定化培养吸附能力以及生物质产量和油含量的影响;   2)探明基于微藻固定化培养的沼液脱N、P机制,建立基于沼液浓度、微藻生物量、培养周期和环境变化等因素的沼液脱N、P速度模型;   3)探明基于固定化培养的微藻环境适应机制,优化培养系统的生物因素、非生物因素和操作因素。   3、主要论点与论据   本研究分析了微藻固定化培养机理及其对污水除氮、磷的作用机制,首次发现:   1)微藻固定培养可以分为初级和次级阶段。其中,初级吸附可通过扩展的DLVO理论解释,即当范德瓦尔力大于静电斥力时表现为吸附,初级吸附是一个可逆、不稳定的阶段,受到藻种特性和吸附材料的影响。次级吸附是微藻吸附在载体表面后微藻分泌的具有粘性的胞外聚合物EPS与载体形成空间网状结构的阶段,次级吸附可以提高生物膜的稳定性,其效果取决于藻种、吸附材料和培养条件。   2)利用工业废气和沼液对S. dimorphus培养时,最高氮、磷去除率分别达到92%、77%;   3)在对藻种、吸附材料和培养条件的筛选中,发现Chlorococcum sp.在玻璃钢瓦上的吸附率最高。   4)吸附率和固定化生物质产量受到培养周期、氮源、氮浓度、pH、营养盐体积等因素的影响。在对N. oculata试验的过程中,发现18mM的甘氨酸不仅可以提高生物膜产量而且可以提高吸附率。   5)通过高光强、氮抑制等策略成功地提高了吸附率以及产油量;   6)在营养缺乏条件下EPS可以生物降解供微藻生长,并提高油含量。上述结论证实我们的提出的“微藻固定化培养和沼液脱氮磷的耦合系统”的可行性,为微藻大规模生产和沼液的综合治理提供有效方法。   4、创见与创新   1)应用扩展的DLVO理论分析藻细胞与载体的吸附作用,通过对不同微藻菌株、固体材料、沼液浓度以及培养条件的综合分析及试验,解释微藻固定化机制,建立模型,优化并提高藻细胞的载体吸附率。   2)建立微藻固定化培养与沼液净化处理的耦合系统,分析基于微藻固定化培养的沼液脱氮磷机制,建立基于沼液浓度、微藻生物质浓度与培养周期的沼液净化模型,通过该模型可以在优化范围内缩短沼液处理时间,预测沼液处理效果。   3)研究固定化培养时微藻的环境适应机制,获取以沼液为培养液、固定化培养模式下影响藻细胞生长速度及生物质产量的关键因素及其优化途径。   5、社会经济效益,存在的问题   微藻固定化培养与沼液脱氮磷的耦合研究可以在能源和环境领域获得重大的突破,并有效降低生物质生产和废水处理的成本,具有经济和社会效益。   6、成果简介   受国家自然科学基金课题(No. 51108085)资助,已在国内外期刊发表研究论文18篇。其中SCI收录论文6篇,EI论文6篇。授权发明专利3项,授权实用新型专利1项。国际会议壁报展示1次,国际会议报告1次。国内学术会议报告2人次。培养研究生5名。   
成果名称: 微藻固定化培养与沼液脱氮磷的耦合机制 关键词: 微藻;固定化培养;沼液
成果类别: 一级分类名称: 水产养殖
二级分类名称: 水产养殖 三级分类名称:
研究起止时间: 2012.01 至2014.12 成果体现形式(应用技术类):
成果属性: 成果体现形式(基础理论类):
技术成熟度: 技术水平:
研究形式: 学科分类1:
单位名称: 福州大学 学科分类2: 480.70
中图分类号1: 所属高新技术类别:
中图分类号2: S216.4 课题来源:
应用行业: 课题立项名称:
国家科技计划子类别: 课题立项编号: 51108085
经费实际投入额 (万元): 25.00 评价单位: 国家基金委
评价形式: 应用状态:
评价日期: 2014.12.31 转让范围:
评价证书号: 推荐单位: 福建省教育厅
推广形式: 成果登记号: 9352017J0015
成果简介:   1、课题来源与背景   本项目来源与国家自然科学基金。随着沼气工程在中国农村的大规模发展,大量的富含N、P和COD的沼液缺乏有效的利用和转化途径。能源微藻作为一种产量高、油含量大的可再生生物质能源在污水深度脱N、P方面具有显著的功效,二者的耦合系统将对能源与环保领域产生重大意义。然而,单细胞的微藻在培养、收获过程中含水量过高(99%以上),引发微藻生物油生产过程中能耗大、占地面积广、收获程序复杂、烘干成本高等问题。   2、研究目的与意义   本项目欲结合沼液脱N、P处理,研究微藻固定化培养中的三个关键问题:   1)以扩展的DLVO理论为指导思想、分析微藻菌株、材料表面特性、培养和收获条件等因素对微藻固定化培养吸附能力以及生物质产量和油含量的影响;   2)探明基于微藻固定化培养的沼液脱N、P机制,建立基于沼液浓度、微藻生物量、培养周期和环境变化等因素的沼液脱N、P速度模型;   3)探明基于固定化培养的微藻环境适应机制,优化培养系统的生物因素、非生物因素和操作因素。   3、主要论点与论据   本研究分析了微藻固定化培养机理及其对污水除氮、磷的作用机制,首次发现:   1)微藻固定培养可以分为初级和次级阶段。其中,初级吸附可通过扩展的DLVO理论解释,即当范德瓦尔力大于静电斥力时表现为吸附,初级吸附是一个可逆、不稳定的阶段,受到藻种特性和吸附材料的影响。次级吸附是微藻吸附在载体表面后微藻分泌的具有粘性的胞外聚合物EPS与载体形成空间网状结构的阶段,次级吸附可以提高生物膜的稳定性,其效果取决于藻种、吸附材料和培养条件。   2)利用工业废气和沼液对S. dimorphus培养时,最高氮、磷去除率分别达到92%、77%;   3)在对藻种、吸附材料和培养条件的筛选中,发现Chlorococcum sp.在玻璃钢瓦上的吸附率最高。   4)吸附率和固定化生物质产量受到培养周期、氮源、氮浓度、pH、营养盐体积等因素的影响。在对N. oculata试验的过程中,发现18mM的甘氨酸不仅可以提高生物膜产量而且可以提高吸附率。   5)通过高光强、氮抑制等策略成功地提高了吸附率以及产油量;   6)在营养缺乏条件下EPS可以生物降解供微藻生长,并提高油含量。上述结论证实我们的提出的“微藻固定化培养和沼液脱氮磷的耦合系统”的可行性,为微藻大规模生产和沼液的综合治理提供有效方法。   4、创见与创新   1)应用扩展的DLVO理论分析藻细胞与载体的吸附作用,通过对不同微藻菌株、固体材料、沼液浓度以及培养条件的综合分析及试验,解释微藻固定化机制,建立模型,优化并提高藻细胞的载体吸附率。   2)建立微藻固定化培养与沼液净化处理的耦合系统,分析基于微藻固定化培养的沼液脱氮磷机制,建立基于沼液浓度、微藻生物质浓度与培养周期的沼液净化模型,通过该模型可以在优化范围内缩短沼液处理时间,预测沼液处理效果。   3)研究固定化培养时微藻的环境适应机制,获取以沼液为培养液、固定化培养模式下影响藻细胞生长速度及生物质产量的关键因素及其优化途径。   5、社会经济效益,存在的问题   微藻固定化培养与沼液脱氮磷的耦合研究可以在能源和环境领域获得重大的突破,并有效降低生物质生产和废水处理的成本,具有经济和社会效益。   6、成果简介   受国家自然科学基金课题(No. 51108085)资助,已在国内外期刊发表研究论文18篇。其中SCI收录论文6篇,EI论文6篇。授权发明专利3项,授权实用新型专利1项。国际会议壁报展示1次,国际会议报告1次。国内学术会议报告2人次。培养研究生5名。   
联系人: 陈丽贞 成果登记日期: 2017-09-04
联系人email: 单位代码: 93500035
邮政编码222: 350002 联系人电话: 0591-22865527
单位传真: 0591-83713866 单位通讯地址: 福建省福州市工业路523号
单位所在省市: 单位电话: 0591-87893458
转让收入(万元): 0 单位属性:
合作完成单位: 已转让企业数(个): 0
成果发布年份: 2017 知识产权形式:
成果完成人: 沈英;林向阳;吴佳;叶南慧;刘晓明 资源采集日期: 2017-11-22

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