藻类对氮磷的吸收作用综述

湖南农业大学课程论文

学院：资源环境学院班级：08级环境工程一班姓名：潘玲学号：200840408114

课程论文题目：藻类对氮磷吸收作用的综述

课程名称：课程论文设计（环工）

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藻类对氮磷吸收作用的综述

学生：潘玲

(资源环境学院环境工程一班，学号200840408114)

摘要：利用藻类处理污水具有低成本、高效率、无二次污染等特点，具有广阔的前景。本文归纳分析国内外利用藻类吸收氮磷的相关研究数据和结果，综述了国内外利用藻类吸收氮磷的现状和发展方向，为以后的研究提供借鉴作用。

关键词：发展及现状藻类发展前景去除

前言

本文针对各种藻类对氮磷的吸收效果进行总结概括，为以后该方面的研究奠定一定的基础。随着工业进步和社会发展，水污染现象日趋严重。目前，废水二级处理后出水的进一步脱氮和除磷问题已成为国内外研究的热点。传统的生化二级处理除磷工艺使大量的磷从污水中转移到剩余污泥中，不能从根本上消除磷对生态环境的影响。藻类为自养型生物，其生长对废水中的营养要求较低，主要以光能为能源，利用N、P等营养物质合成复杂的有机质，因此藻类可降低水体中氮磷的含量[1]。

一、藻类技术的发展及现状

引用藻类进行水质净化的研究，自20世纪50年代起，至今已有近60年的历史[2]，早期主要是应用微型藻悬浮培养技术进行污水处理，相关技术有藻菌氧化塘、高效藻类塘，活性藻[3]等。由于微型藻悬浮培养技术在实际应用中不易捕捞，仍在水体有残余，更多的焦点集中在固着藻类的研究与应用上，如固定化藻类技术[4]与藻菌生物膜技术。

DaCosta[5] 的研究结果证明，固定化藻类不但能有效去除污水中的氮磷营养，对去除镉和锌等重金属离子也效果显著。由于受限于固定藻类用载体的成本较高，以致该项技术仅停留在实验室规模的研究和探索阶段，至今未见大规模实际应用的报道。

二、典型性的藻类

（一）小球藻

小球藻是一种理想的蛋白质资源，富含蛋白质、氨基酸、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质和色素等，是一种重要的微藻资源，具有增强免疫力、降血脂和抗原微生物等保健作用。

近年来，水质严重下降，水体中氮磷含量过高更是一个迫切需要解决的问题。研究人员发现小球藻在生长过程中为好氧菌提高氧气，使之将复杂的有机物转化为简单的无机物，并且还具备除氮磷能力和去除多种重金属离子的能力[6]。Ganter 等[7]比较了多种藻类,认为小球藻是去除效率最高的藻类之一,用做去除污水的N、P等物质是一种很有应用前景的单细胞藻类。

研究人员在不断地探究出最适合的条件，其中在对固定化与游离态小球藻脱氮、除磷对比研究中,结果表明固定化藻在两天内对NH4+-N和PO43--P的净化效率比悬浮态藻分别高2.49%和35.25%。固定化藻技术不仅保留了悬浮态藻的优点,而且使得藻对氮、磷的去除率有较大的提高[8]；在相关验中还发现饥饿处理可以提高小球藻的氮磷去除率，尤其可提高其对磷的去除率，饥饿处理又以24 h组效果较好[9]；小球藻对氮磷的吸收随着培养时间的延长而逐渐升高。氨的去除率在70%左右，磷的去除率在60%以上；对NO3-的最大去除量为1.10g·L-1，最大去除率为87.6%；对PO43-的最大去除量为0.28g·L-1，最大去除率为100%[10]。

（二）钝顶螺旋藻

钝顶螺旋藻的作用比较多，一般最常用也是最主要的作用为提高机体免疫力、促进肠胃蠕动、补充机体的常规元素和微量元素。值得一提的是螺旋藻藻蓝蛋白，藻蓝蛋是一种天然的食用色素、浴于水，不溶于油脂和醇类，是一种蓝色粉末。具有抗癌、促进细胞再生的功能、可作为高级的天然色素。同时它也在氧化塘法和生物膜法处理污水的系统中起着重要的作用[11]。它具有极高光合作用效率，对污水中N、P及重金属具有较高的去除效率。国外利用藻类处理污水始于20世纪6O年代，起初是利用污水培养藻类。目前，国内外利用部分藻类处理废水氨氮已经取得了很大进展，并且效果明显。但利用钝顶螺旋藻处理淡水养殖废水中氨氮的报道较少见。

在营养配比合适的Zarrouk培养中，当NH4+-N含量小于40.5mg/L时，螺旋藻生长速率较高，且对NH4+-N去除率可达99％以上。在生活污水中，当添加NaHCO3的量增加时，螺旋藻的生长速率亦增加；当在培养液中加入80％的生活污水，其中NH4+-N含量小于l9.38mg/L时，其对NH4+-N7d的去除率可达91.8％，且此时螺旋藻生长速率最大[12]。

有关实验结果标明温度以控制在25～38℃之间为宜，平均氨氮去除率达85％以上；最适PH值在9.O～10.5之间，氨氮去除率可达80％～90％；光照强度选在4000～lO0001x，最高氨氮去除率达91％氨氮初始浓度以控制在50mg/L内为宜，10 mg/L以内的氨氮浓度6d可以去除93％，过高的氨氮初始浓度要先进行稀释后才能利用钝顶螺旋藻进行处理，并且氨氮初始浓

度越低去除氨氮的速度越快，去除率也越高[13]。

（三）水网藻

水网藻，一种营养价值极高的天然饵料。有大型的网片状或网袋形缘藻，其繁殖能力比形成水华的蓝绿藻更强，肉眼可见，繁殖能力很强。在生长过程中能吸收大量的氨氨、硝氮及无机磷等[14]- [15]。在其生长过程中可大量吸收水体中的氮、磷，而使蓝绿藻由于失去赖以生存的高营养条件，无法在水体中大量繁殖，可达到以藻治藻的目的[16]。

有关试验证明在一定的N、P浓度范围内，水网藻对N、P的吸收能力均随N、P浓度的增加而增加，这与王朝晖等[17]研究的温度和N、P浓度对水网藻生长的影响结果一致。在22℃和含5.0mg/L N、0.25mg/L P时，水网藻生长较好，对N、P等营养物的需求也较高，因此对N、P 的去除能力也较强。当N:P较适合时，水网藻生长良好，对N、P也有较强的去除能力。即使在N:P很不适合藻类生长条件下，水网藻也能保持一定的长势，而对TN、TP的去除率也分别达 76％和52％[18]。

网藻是一种对富营养化水体有一定脱氮除磷能力的植物，其去除百分率在30％～80％左右；氮磷比在一定范围内时(10:l～25:1)，水网藻的生长速率，除氮磷能力与磷的浓度有明显的正相关关系；水网藻在培养的前2天除N、P能力很高，几乎占一个生长周期去除率的60%，所以对不断有营养物质加入的湖水处理效果会很明显[19]。

（四）伊乐藻

沉水植物是自然水体中的初级生产者，具有较高的初级生产力，能阻留大量的营养物质，并对水体的污染做出敏感反应，对水体的净化功能具有非常重要的作用[20-21]。伊乐藻含有丰富的钙、磷和多种微量元素，其中钙的含量尤为突出。伊乐藻不仅可以在光合作用的过程中放出大量的氧，还可吸收水中不断产生的大量有害氨态氮、二氧化碳和剩余的饵料溶失物及某些有机分解物，这些作用对稳定pH值，使水质保持中性偏碱，增加水体的透明度，对促进蜕壳、提高饲料利用率、改善品质等都有着重要意义。同时还可以净化水质，防止水体富营养化[22]。

伊乐藻的光合作用提高了水体的DO和pH水平，也促进了开放系统氨氮的挥发，却抑制了硝化细菌以及反硝化细菌的生物活性。开放系统的氨氮在高DO(8.26～12.36 mg·L -1)和高pH (9.35～10.0)条件下，主要以氨氮挥发的形式去除，而在低DO(8.17～8.63 mg·L-1 )和pH(7.42～7.81)，主要以转化为硝氮的形式而去除。各处理DO均大于8.26 mg·L-1，再加之碱性的(pH9.35～10.05)环境不利于硝化细菌的存活，所以推测硝氮的反硝化作用极其微弱

或不存在。封闭系统通过阻止氨氮的挥发降低了总氮的去除量，但它并不影响氨氮向硝氮的转化[23]。

有研究结果表明，增加植物的生物量可以提高水中营养盐的去除效果[24]。进一步的研究证明在一定的N、P浓度范围内，浓度升高可以促进伊乐藻的生长，但当N、P浓度过高时，植物的生长会受到明显的影响，生物量增长量减少，叶绿素含量下降，断枝不定根的形成受到抑制等[25]。同时伊乐藻对水体中N、P类植物营养物的净化去除均呈现出由快速至慢速至稳定的变化趋势，说明处于生长期的沉水植物具有更强的除污效能[26]。

三、发展前景

藻类是最原始的生物之一，通常呈单细胞、丝状体或片状体，结构简单，整个生物体都能进行光合作用，具有光合效率高、生长周期短、速度快且分布特别广的特点[27]。利用污水培养藻类既可以廉价高效地去除污水中的氮、磷等污染物质，还可以产生大量的藻类生物量。这些生物量可以做为饲料、肥料或燃料等加以利用[28]。

采用固定化藻类细胞处理污水具有藻细胞密度高、反应速度快、去除效率高、藻细胞易于收获、净化后的水可再利用等优点，是一项重要的生物工程技术，在污水处理中有广阔的应用前景。目前，有关采用固定化藻类细胞技术处理污水中N、P营养盐的综述尚鲜有报道[28]。

今后应进一步开展以下方面的工作:（1）选择优良藻种及深人探讨其生理生化特性和净化机制；(2)研究廉价、性能良好的固定化载体；(3)开发适合于固定化藻类净化污水的高效、可规模化运转的生物反应器，从而为大规模生产奠定基础。相信随着对藻类处理氮磷技术的深入研究和不断改进，在不远的将来，该项技术在生产中的大规模应用一定能够实现[30]。

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