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在水产养殖废水中种植的微藻综合利用

Marika Tossavainen.

废水处理和生产有价值的脂肪酸和生育酚

水产养殖废水
Euglena SPP的景色。,微藻,可用于在养殖废水系统中的微藻栽培,例如本研究。左:来自Wikimedia Commons的氘核。右:doc。 RN Josef Reischig博士,CSC,通过Wikimedia Commons。

编者注:本研究中有九个共同作者,但我们只列出了相应的作者。请咨询所有共同作者的名称和附属公司的原始出版物。

鱼类农业的全球增长导致对与水产养殖废水有关的环境污染以及用作鱼类饲料成分的野生鱼群过度开采的严重关切。鱼类养殖和局部和低营养水平生物量的环保实践,例如饲料的微藻可能会降低鱼类养殖的环境影响。

使用再循环水产养殖系统(RAS)降低了鱼类养殖的污染效果以及对淡水的需求。因此,RAS技术被认为是在几个欧洲国家开发水产养殖实践的未来解决方案。在Ras,处理废水,通过水产养殖系统再循环一部分污水水。

与流通培养系统相比,非常密集的RAS中的水汇率降低了>50 to <每千克鱼饲料0.1立方米。另外,最小化进料(即,进料转换比)减少了RA中的废物。然而,含有悬浮固体和营养素,尤其是磷的浓缩污泥的处理增加了运营成本。

饲料中的鱼油的使用减少了饲料中的长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)的含量,特别是ω-3脂肪酸。微藻是水生食品网中LC-PUFA的天然来源,因此,避免养殖鱼类营养价值的恶化,兴趣替代LC-PUFA富含鱼油的微藻正在上升。

本文 - 总结和调整 原始出版物  - 介绍一项研究的结果,评估了非轴酮混合藻类培养的潜力 Euglena Gracilis. Selenastrum. sp。生产生物质和有价值的脂肪酸,特别是EPA,DHA和ARA和生育酚,并同时净化水产养殖废水并改善RA的经济性。在水产养殖废水中进行培养实验,无论是从RAS系统的RAS系统的固体去除罐修正吗(桑德拉甘透丹商店)和鲶鱼(Clarias Anguillaris.)。

研究设置

从用于生长派克或鲶鱼的Ras鱼池,以及来自固体去除罐的Ras鱼池中收集水产养殖废水和污泥,以及RAS中水产养殖废水处理的一部分。 RA的体积为78立方米(鱼缸体积65立方米),流速为35升/秒。 RA包括滚筒过滤器和用于固体(后来称为污泥)去除的浮选罐,用于硝化的有氧生物过滤器和用于反硝化的厌氧生物过滤器。

在再循环到鱼缸之前,通过在现场产生的氧气并通过氧塔溶解到系统中,然后通过臭氧和紫外线处理灭菌来剥离二氧化碳。鱼类生产中的耗水量非常低(每千克鱼0.05立方米,系统的最大进给载荷为75千克/天,鲶鱼的派克鲈鱼和0.78的FCR为1.1至1.2。收集浓缩滚筒过滤器浮选通常送到市政废水处理。

非轴烯混合培养物 Euglena Gracilis. (CCAP 1224 / 5Z)和 Selenastrum. (SCCAP K-1877)在水产养殖废水中培养,没有污泥修正。我们在先前的研究的基础上选择了应变组合而不是单一种植体,显示有效的废水处理能力(NH4-N吸收),对细菌污染的更好耐受性,更有效地在飞行员规模培养方面的脂质生产 E. Gracilis. Selenastrum. 与单一种植体相比,早期培养阶段 E. Gracilis..

此外, E. Gracilis. 选择了,因为它是LC-PUFA的已知生产者,并且具有高含量的生育酚。培养培养基是(i)来自Pikeperch Pool的水产养殖废水,(ii)污泥修正的水产养殖废水从鲶鱼游泳池的Pikeperch Pool,(iii)水产养殖废水,(iv)污泥修正的水产养殖废水从鲶鱼池。使用没有污泥修正的水产养殖废水作为对照,以研究污泥修正对生长,营养成分和脂质和生育酚含量的影响。

有关RAS单元和水产养殖废水集合的其他信息和详细信息;微藻栽培;抽样和收获;使用的分析方法;和统计分析进行,请参阅原始出版物。

水产养殖废水
本研究中使用的鱼种的景色。离开:鲶鱼克拉里亚斯,来自Wikimedia Commons。右:派克鲈鱼,Piet Spaans,来自Wikimedia Commons。

结果和讨论

基于藻类生物量中的最佳N:P比,没有污泥修正的培养废水中的营养比接近藻类要求(N15:P1),而污泥修正导致p(污泥中的N12:P1)较高像鲈鱼水产养殖废水和N11:污泥修正的鲶鱼水产养殖废水中的N11:P1)修改。污泥修正的水产养殖废水中较高的初始营养浓度增强了藻类生物量增长。

在污泥修正的派克鲈鱼水产养殖废水中达到最高的生物质含量(1.5g / L),具有最高的TN和TP浓度(34.4和6.1mg / L)。在污泥修正的鲶鱼水产养殖废水中,藻类生物量为1.0克/升,而在皮克布奇水产养殖废水中生长的培养物中的一半(0.47克/升),并且鲶鱼水产养殖废水中最低(0.08克/ l)。

指数增长阶段的特定生长速率(平均值±SD)(Pikeperch水产养殖废水中的第1至7天和水产养殖废水中的4至12天)为Pikeperch水产养殖废水的0.27克/天±0.04,0.33克/天污泥修正的派克鲈鱼水产养殖废水±0.07,污泥修正的鲶鱼水产养殖废水0.38克/天±0.21。在鲶鱼水产养殖废水没有污泥修正,实验导致负增长率。在所有培养物中,在整个培养过程中,pH值在7.05和7.50之间。

图1:用派克(PP)和鲶鱼(PP)和鲶鱼(CF)水产养殖废水器(AWWS)的Selenastrum的Semastrum的混合培养的生长(DW G / L)(平均值±SD)(触发器)(AWWS)(n = 3)。 PP AWW =(开放式方块),PP AWW + S(闭方),CF AWW =(打开三角形),以及CFAWW + S =(闭合三角形)。

在培养结束时,只有 E. Gracilis. 存在于Pikeperch水产养殖废水中,并且在其他培养物中也是强烈的主导菌株,其中细胞密度 Selenastrum. 在培养结束时,在可靠的计数范围内。在实验早期的所有栽培中消耗生物可利用的营养素,最后,在所有情况下,98.9至99.5%和98.4%至99.8%的NH4-n和po4-P分别被移除。

藻类生物量的FA和生育酚组成,总脂质,EPA和DHA含量(70.3,7.6和4.5 mg /克)是在没有污泥修正的培养物中最高的培养物中脱落水产养殖废水。在养殖中生长的鲶鱼水产养殖废水没有污泥修正和污泥修正的派克鲈鱼水产养殖废水,生物量脂质含量可比较(56.5和55毫克/克),高于污泥修正的鲶鱼水产养殖废水中生长的培养物(43.6毫克) /公克)。

在派克鲈鱼和鲶鱼水产养殖废水中生长的培养物中,EPA的内容物比较高(7.6和6.2mg /克)比污泥修正的派克鲈鱼和鲶鱼水产养殖废水生长培养物(4.7和3.7 mg /克)。 DHA含量在Pikeperch水产养殖废水种植培养(4.5mg /克)中最高,最低污泥修正的鲶鱼水产养殖废水(2.3毫克/克),在污泥修正的派克鲈鱼水产养殖废水和鲶鱼水产养殖废水中的培养物相当(3.2和3.3 mg / gram)。在没有污泥修正的培养物(梭鱼栖息地和鲶鱼水产养殖废水中4.3和4.0mg /克的培养物中,ARA含量高于污泥修正的培养物(3.0和2.4毫克/克在派克鲈鱼和鲶鱼水产养殖废水)。

污泥修正的藻类培养物中的几半少量脂质是pufas(分别为48.9和49.2%,分别为污泥修正的派克鲈鱼和鲶鱼水产养殖废水),而在水产养殖废水没有污泥修正案中,对所有FA的PUFA贡献为56.7%在鲶鱼水产养殖废水中的派克鲈鱼和60.1%。在培养物中TFA中的EPA,DHA和ARA的比例分别为8.2至11.2,5.3〜6.4和5.4%至7.3%。自从此以来 E. Gracilis. 所有培养物中的主导菌株是,FA组成反映了FA组成 E. Gracilis..

然而,污泥修正的Pikeperch水产养殖废水中的更高生物量产量导致最高的脂质生产(84.9 mg / L)以及ara,EPA和DHA(4.6,2.3,5.0 mg / L)的产量高于其他培养物虽然差异对于EPA而言,差异是统计学意义。通常,在总脂质中,所有PUFA和ARA,EPA和DHA的比例(TFA的百分比)都较高,并且在水产养殖废水中生长的培养物中饱和Fas(Safas)的比例而不是污泥修正的污泥修正文化。

生育酚由α-和γ-生育酚组成,而未检测到β-和δ-生育酚。如在FAS的情况下,派克鲈鱼和鲶鱼水产养殖废水中的总生育酚含量高于污泥修正(1,358和1,102μg/ g),而不是在相应的污泥修正的培养物中,生育酚含量下降约50%( 580和545μg/ g)。

在污泥修正的派克鲈鱼水产养殖废水种植培养物中,生育酚产量最高,虽然与皮克布赫AWW(634.2μg/ L)或污泥修正的鲶鱼水产养殖废水没有显着差异(550.3μg/ l)。在龙虾鲈鱼和鲶鱼水产养殖废水中的污泥修正培养物中,α-生育酚占总生育酚的78%和72%,而在没有污泥修正的培养物中,α-生育酚的比例较低,66%和68%。

图。图2:A-B和α-生育酚。在Pikeperch(PP)和鲶鱼(CF)水产养殖废水(AWWS)的藻类培养实验结束时浓度(μg/ g)和b产生(μg/ l)(平均值±sd),有和没有污泥修正案(n = 3)。黑柱=α-生育酚,白色柱=γ-生育酚。

在我们的藻类培养物中,EPA和DHA含量接近或高于鱼类进料所需的一般,并超过了ARA和α-生育酚所需的比例。为了我们的知识,这是第一次,当来自Pikeperch和鲶鱼种植的Ras废水用于藻类栽培和我们丰富污泥去除罐中固体的浪费的方法是独一无二的。

我们实验中产生的藻类生物量中LCPUFA和生育酚的高含量表明水产养殖废水生长的混合培养物 E. Gracilis. Selenastrum. 是否有希望的饲料中使用的鱼油的至少一部分替代品。此外,早期的研究表明了高蛋白质含量 E. Gracilis. 和绿藻。然而,在实验结束时,我们的文化中的生物量主要由 E. Gracilis. 生物量,以及进一步的调查是为了澄清水产养殖废水中混合藻类栽培的可能优势。

此外,对饲料使用的生物质适宜性和安全性是必要的整个生物质组合物的表征。

透视

这项研究表明,用于生长派克和鲶鱼的RAS单元的水产养殖废水适用于藻类生物量产量,污泥修正案增加了藻类生物量产量。高效地减少了混合培养中的水产养殖废水的营养和鳕鱼 E. Gracilis. Selenastrum. 表明通过将藻类培养单元与RAS单元集成来提高废水处理。

生物量中的EPA和DHA含量与含鱼油和植物油的鱼饲料相当,ARA含量超过了饲料的最小要求。生育酚含量优于普通植物油。

原始出版物可获得的参考资料。


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