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发展生物质能源是缓解当前化石燃料资源日益枯竭,能源紧缺形势的有效途径之一。以微藻为代表的可再生生物质能源具有分布广、生长快、油脂含量高及培养过程不占耕地等诸多优点。但微藻的培养和收获过程需要大量的营养及能量消耗,过高的生产成本限制了微藻能源的产业化应用。与此同时,养猪业的快速发展导致养猪废水的大量排放,给生态环境带来巨大压力,因此利用养猪废水进行微藻细胞的培养既能实现养猪废水的净化和资源化利用,同时将大幅降低微藻的培养成本。本文从各地水域中分离纯化出130余株微藻,从中筛选到一株在养猪废水中能快速生长且含油量较高的微藻,经鉴定为小球藻(Chlorella sorokiniana ZB)。利用响应面分析(RSM)的方法对培养基进行了优化,并考察了氨氮对小球藻生长的影响,结果表明:当小球藻在自养生长时,氨氮(<500 mg/L)的加入对小球藻的生长不会产生影响,而当微藻进行异养/混养生长(体系中有葡萄糖)时,浓度大于30mg/L的氨氮会对藻细胞的生长产生强烈抑制。确定了以BG11培养基为基础的小球藻培养最佳条件:17.13 g/L葡萄糖,2.25 g/L硝酸钠和0.28 g/L的磷酸氢二钾,微藻生物量产率达到553 mg/L d。明确了养猪废水中主要水质参数及接种量对小球藻生长的影响,结果表明:养猪废水中化学需氧量(COD)浓度在50-300 mg/L之间时,小球藻的生长速率会随着COD的增高而增高,高于1000mg/L的COD会对小球藻的生长产生明显抑制。养猪废水中总氮(TN)浓度的高低对微藻生长几乎没有影响,废水中大量的氨氮对小球藻生长亦不会产生明显的抑制。经Box-Behnken响应面优化,确定了养猪废水中小球藻最佳培养条件:345 mg/L COD,45 mg/L总磷(TP)和136 mg/L的微藻接种浓度,生物量产率达到125 mg/L d。COD,TN和TP的去除率分别可达到38%,84%和 88%。研究了不同有机物及养猪废水对小球藻絮凝效果的影响,并建立废水中微藻絮凝体系,结果表明:经养猪废水培养的小球藻细胞,可通过高pH(>11)诱导的自絮凝或添加A13+实现高效的收获。经Box-Behnken响应面优化,确定了养猪废水中小球藻最佳絮凝条件:pH 8.5,废水稀释7倍,52.14 mg/L A13+,可达到100%的絮凝效率。与BG11微藻体系相比,养猪废水会对A13+诱导的藻细胞絮凝产生强烈抑制,实现有效絮凝所需的最低A13+剂量将显著提升,絮凝效率变得对pH高度敏感;Tryptone可以引起与养猪废水相似的絮凝抑制效应;尿素对微藻絮凝不会产生明显的影响;培养过程中葡萄糖的加入使微藻细胞分泌的有机产物(Algogenic Organic Matter,AOM)含量大幅增加,进而对絮凝过程产生抑制。成功将微藻培养体系扩大至30 L,350 L反应器,建成并运行200 m2微藻户外培养池。通过乙酸钠及磷源的补充,实现了养猪废水对小球藻的半连续培养,生物量产率最高可达430 mg/Ld。废水培养所得藻体脂肪酸以C16和C18为主,占总脂肪酸含量的94.39%,适合作为生物柴油生产原料;粗蛋白含量为39.26%,总氨基酸含量为340.1 mg/g,其中谷氨酸含量最高,达38.1 mg/g,必需氨基酸占总氨基酸含量的42.75%,可作为部分蛋白饲料的替代品。