湖泊蓝藻资源化再利用技术研究进展

湖泊蓝藻资源化再利用技术研究进展

1.研究背景

1.1蓝藻简介

蓝藻又称蓝绿藻，又称为蓝绿藻，是由于光合作用形成的颜色得名，是广泛出现在世界各地的主要藻种，在淡水中生长的蓝藻在水体表面聚集形成水华，或者集中在表面形成蓝绿色的浮藻群[1]，称蓝细菌，属于原核生物。蓝藻目前，人们对多数蓝藻种类还缺乏基本的研究，对有害有毒蓝藻的研究相对较多。蓝藻是原核生物中最原始、最古老的藻类植物，出现在距今35亿年~33亿年前。作为原核生物，蓝藻没有细胞核，具有真核生物中进行光合作用的主要色素叶绿素a，并在光合作用中释放出氧气。现在已知有1500多种，分布遍及世界各地，能够适应不同的环境，特别是对高温、高盐有很强的适应性。蓝藻偏好中性和碱性水体，部分种类具有气囊，总气囊的体积占整个细胞的2%~20%,可自主调节在水体中的垂直位置，这就是它们能够在湖泊产生趋表聚集的最主要的原因。

蓝藻形态各异，但是以球形单细胞和丝状藻体为主，多数蓝藻种类以多个细胞被无色透明的胶鞘包裹聚集，形成形态各异的不定形群体。蓝藻的细胞繁殖是简单的无性分裂。微囊藻是我国湖泊最常发生的水华蓝藻种类。其群体常由几十个、数百个甚至上千个单个细胞组成。

蓝藻对于光的利用能力非常强。一般高等植物的光能利用率通常是5%~6%，而蓝藻的光能利用率高达18%，光合效率达43%，是一般农作物的3倍和1.4倍以上。因此，对蓝藻进行深入研究将提供很有价值的资料，具有重要的意义。而蓝藻体内含有特殊的藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白等营养物质，还具有广阔的市场和发展前景。

1.2我国湖泊富营养化现状及危害

湖泊是陆地表面具有一定规模的天然洼地的蓄水体系，是湖盆、湖水以及水中物质组合而成的自然综合体。我国是一个多湖泊的国家，约有2万多个湖泊，占世界天然湖泊的1/10，大于1 km2的天然湖泊就有2 300余个，总面积为71787km，约占全国总面积的8%左右[1]。湖泊是重要的国土资源，它不仅为人类提供饮用水源，而且在农业灌溉、工业生产、水产养殖、航运交通、水力发电、健身游乐、调节气候、改善区域生态环境等许多方面都有重要作用。

然而近年来，随着我国工农业的迅猛发展以及城市化进程的加快，工业废水、生活污水、农业灌溉废水中污染物排放量日益增加，同时，湖泊资源开发活动加剧，人们环保意识淡薄，湖泊富营养化问题日益突出。湖泊富营养化是指水体接纳过量的氮、磷等营养性物质[总氮(TN)达0.2 mg/L，总磷(TP)达0.02 mg/L]，使水体中藻类以及其他水生生物异常过度繁殖，水体透明

度和溶解氧下降，造成水质恶化，使水域生态和水功能受到阻碍和破坏，严重的甚至发生水华，给水资源的利用造成破坏，给湖泊水环境及其生态系统带来严重后果的过程。1991年：122个湖泊中，51%富营养化；2005年：133个湖泊中，88.6%富营养化。目前我国大约有66%以上的湖泊、水库处于富营养化的状况。其中，重富营养化和超富营养化的占到22%以上，而这一趋势仍在加剧。

湖泊的富营养化问题在很大程度上是由于人类活动造成的，如低水平的制造业产生的工业废水，现代化农业生产中大量流失的农药、化肥，未经处理的城镇生活污水，高密度水产养殖遗留的剩余饵料，以及航运、旅游等水上活动产生的一些污染物等等，都造成了富营养物质大量输入湖泊。湖泊生态系统本身是有一定的自净能力的，如水草、芦苇、沉水植物、湖畔湿地等都是天然的净化器。而现在由于人类对湖泊的围垦，湖泊沿岸的水利工程等破坏了湖泊的自净系统，从而造成营养源的输出途径减少，营养物质大量过剩，最终形成富营养化。

湖泊水体的富营养化，造成的一个突出问题就是引发蓝藻水华[16,17]的暴发。蓝藻是水中的浮游植物，当水中的氮、磷等营养盐浓度大量增加后，为其快速繁殖提供了有利的条件，加上适度的温度光照等条件，形成蓝藻暴发性生长，漂浮在水面上，从而形成水华。大量的蓝藻水华堆积死亡后，还会分解产生对人体及水体生态系统有害的藻毒素。研究表明，大规模的河湖蓝藻水华暴发，将造成饮用水源污染，河湖生态遭到严重破坏，水资源的利用效率降低，以及巨大的经济损失。同时，蓝藻毒素将影响公众的健康生活，造成水环境安全隐患。

湖泊富营养化主要有以下几种危害[2];

（1）使水体变得腥臭难闻在富营养状态的水体中生长着很多藻类，其中蓝藻门的束丝藻属和鱼腥藻属会散发出类似猪圈中令人难闻的臭味，而土腥素及硫醇、吲哚、胺类、酮类等厌氧菌的次生代谢产物，则使水体散发出土腥味、霉腐味、鱼腥味等臭味。这种腥臭，一旦向湖泊四周的空气扩散，将直接影响、干扰人们的正常生活，给人以不舒适的感觉。

（2）降低水体的透明度在富营养水体中，生长着以蓝藻、绿藻为优势种类的大量水藻。这些水藻浮在湖水表面，形成一层“绿色浮渣”，使水的透明度下降到0.2 m，湖水感官性状大大下降。我国五大淡水湖之一的巢湖，每年都形成以铜绿微囊藻为主的水华，覆盖巢湖水域面积之半。而我国云南滇池现在也正面临这样的状况，令人担忧。

（3）影响水体的溶解氧首先，富营养湖泊的表层密集藻类，使阳光难以透射进入湖泊深层，因而湖底层溶解氧随之减少。其次，湖泊藻类死亡后不断地向湖泊沉积，断地腐烂分解，也将消耗深层水体中大量的溶解氧，严重时可能使深层水体的溶解氧消耗殆尽而呈厌氧状态。这种厌氧状态，可以触发或者加速底泥积累和营养物质的释放，造成水体营养物质的高负荷，形成富营养水体的恶性循环。

（4）向水体释放有毒物质早在一百多年前，Francis G.首次报道了澳大利亚的亚力山湖中含

泡沫节球藻(Modular mismanage Me rt.)的水体引起家畜和家禽中毒死亡的事件。这之后，Gotham P. R.和Modernize A.等人先后报道淡水蓝藻毒素水华在美国、加拿大、南非、南美、日本、印度等国家引起动物死亡。目前已知能够产生毒素的淡水蓝藻大约有11属25种。最近的研究表明，由蓝藻微囊属、鱼腥藻属、颤藻属及束丝藻属的某些种类或品系产生的次生代谢产物微囊藻毒素能损害肝脏，影响蛋白磷酸酶的活动，引起动物中毒和死亡，还具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。林毅雄等人研究了滇池富营养化的主要藻种——铜绿微囊藻对小白鼠的致毒作用，结果表明铜绿微囊藻可使小白鼠肝脏增重，肝脏超微结构发生明显变化，致使小白鼠中毒死亡。

（5）影响供水水质并增加制水成本湖泊常常是生活饮用水和工业用水的供给水源。富营养水体在作为供给水源时，会给制水厂带来一系列问题。首先是在夏日高温藻类增殖旺盛的季节，过量的藻类会给制水厂在过滤过程中带来障碍，需要改善或增加过滤措施。其次，富营养水体可能含有硫化氢、甲烷和氨等有毒有害气体和水藻产生的某些有毒物质，在制水过程中，增加了水处理的技术难度，同时也直接威胁着饮用水的安全问题。

（6）影响水生生态[19]在正常情况下，湖泊水体中各种生物都处于相对平衡的状态。一旦水体受到污染而呈现富营养状态时，大量鱼类因窒息而死亡，水生生物的稳定性和多样性明显降低，湖泊的生态平衡遭到破坏。研究表明，随着湖泊富营养化的发展，鱼的种类和水产品种类明显减少，同时藻类、浮游动物和底栖动物的种类数减少而个体丰度急剧增加，水生生物群落生态平衡受到严重破坏，水生生物多样性明显下降。

（7）加速湖泊填平、衰亡随着富营养化水体中大量藻类的繁殖、死亡、沉积，湖泊的底泥不断积累，湖床逐渐抬高，湖水变浅，向沼泽转化，大大加速了湖泊的衰老进程。

1.3蓝藻资源化利用的意义

蓝藻问题是中国湖泊今后面临的主要问题之一。从环境方面而言，富营养化水体中失控疯长蓝藻可以称为“绿色灾害”。但从另一个角度，富营养化水体中蓝藻高效吸收和消纳污染水体中大量的氮、磷及有机污染物，也能起到净化水质的作用。因此如对其进行研究，使之变害为利、变废为宝，达到综合治理的目的，将是一项很有意义的工作。一方面，藻类生长起到了聚磷、固氮的作用，如果我们在藻类腐化前将藻类从水体中分离出来，就等于取走水中的氮、磷，为水体氮、磷的减少做出了贡献。利用藻类处废水和人畜废物早就有研究。藻类的生长速率与水中磷的去除速率成正比关系：不同磷浓度的水体中，藻类除磷最高可达50%；而磷浓度越低，去除效果越好。

另一方面，湖泊的富营养化问题早已成为世界性的难题,对大部分人而言,蓝藻的大规模爆发

无异于一场灾难,对生产生活等诸多方面带来负面影，但从另一个角度来看,如果处理得当蓝藻也具有吸纳水体中氮、磷及其他有机污染物,净化水质的作用，并且蓝藻含有丰富的营养成分,将其有效资源化,使之变废为宝!变害为利，将具有重大的环境、社会和经济意义。蓝藻营养成分丰富,在暴发的时期生长量很大，具有很好的开发利用前景。特别是近年来对蓝的利用己成为生物学、生命保健学、食品工程学等学科研究和开发的热点。据文献报道，滇池蓝藻的氨基酸成份远远高于鱼腥藻，与螺旋藻不相上下。初步估算，滇池每年可收获的蓝藻鲜重为10 000 t，其中可用于资源化的量约为5 000 t。1 t蓝藻干粉可生产藻蓝蛋白50~80 kg、藻多糖20 kg、藻毒素l kg；同时还可与其它原料混合制成饲料或肥料在农业上应用。从这一角度来说，各大湖泊富营养化为我们蓝藻的综合利用提供了丰富的原料来源。

1.4目前存在的问题

虽然对蓝藻资源化利用的研究较多,也提出很多将蓝藻变废为宝的方式和途径,但蓝藻资源化利用一直未能进行产业化开发及大规模应用推广,分析主要有以下几方面的原因：爆发规模大且有季节性、打捞量大且脱水困难、破壁成本高和藻毒素残留等。近年来在蓝藻爆发期主要将直接打捞蓝藻作为应急措施,但是如此多的蓝藻被打捞上岸后需要相当大的场所安置,且要防止蓝藻水通过渗漏、径流等途径重新回到太湖水域造成二次污染，由于蓝藻含水率高达97%以上，将其脱水后存放可以解决上述问题，但蓝藻本身不易脱水，常规的脱水方法很难将藻水分离，特殊方法则代价昂贵。此外，蓝藻的爆发具有季节性，一般只在夏季大规模暴发。如果产业化开发则需要考虑夏季巨大的处理量和其他季节原料短缺的问题，并且蓝藻在自然条件下堆放，自身会发生一系列变化，使其营养物质的含量和成分发生改变，不易于储存。除上述问题外，在蓝藻资源化利用的其他途径如开发成饲料、食品、肥料等过程中涉及的环节较多，除脱水、去除藻毒素外，还要考虑有益成分的动态变化等，生产成本、生产过程中是否会产生二次污染、生产出的成品市场竞争力如何等等均有待探索。

2.蓝藻资源化国外的研究进展

从国内外蓝藻水华应急治理来看，将蓝藻从水体中移除，无疑是较为有效的治理手段。蓝藻本身携带大量的氮和磷元素，将漂浮在水体表面的蓝藻移除的同时，可大大降低导致水体富营养化的两种元素。然而，如不妥善处理，打捞上来的蓝藻水容易通过渗漏、径流重新回到水体中造成二次污染，很难找到合适的场所来消纳如此多的蓝藻。蓝藻资源化无疑是最佳的山路。

目前，蓝藻处理途径主要有发酵产沼气、堆肥制有机肥。生产藻蓝蛋白,生产天然色素，生产胞外多糖，蛋白质饲料等等。但在其产业化开发过程中，蓝藻脱水脱毒已逐渐成为蓝藻资源化利用的瓶颈[20]。

2.1发酵产沼气

蓝藻打捞上来后，最简单、最直接的资源化应用就是厌氧发酵产沼气，沼气作为清洁能源可用于发电或用作热源。将蓝藻作为生物质原料进行厌氧发酵产沼气既可以大规模产业化处理，又无需对其进行脱水(含固率3～8％即可)，其发酵过程中藻毒素也得到一定程度的降解，从而实现蓝藻的减量化、无害化和资源化。由于蓝藻本身的氮、磷含量高，碳含量较少，在厌氧发酵的时候常面临营养不足的问题，相对较好的办法是和其他有机物混合后进行厌氧发酵，以弥补含碳量不足的问题。

2.2好氧堆肥

堆肥是蓝藻资源化的主要工程应用之一。好氧堆肥处理处理蓝藻的量较大。堆肥过程中只需要简单的机械翻堆、通风等操作，相对于其他资源化技术而言，工艺简单，维护运行费用少。堆肥缺点是需要进行预处理，一方面藻经脱水到一定程度后，方能进行厌氧堆肥；另一方面是仍需要添加一些有机物，以弥补自身碳素缺乏的问题。在堆肥过程中，堆体中的有机质呈逐渐减少的趋势，而全氮呈增加趋势，碳氮比也呈现逐渐减少的趋势。蓝藻堆肥经过一个月可以达到腐熟,堆肥过程中，两个堆体微囊藻毒素M c—RR含量都呈现逐渐减少的趋势，但堆体T由于藻毒素降解菌c Ml的存在藻毒素减少更为明显。添加氮素固定剂在堆肥前期能促进发酵，特别是添加过磷酸钙的处理最高温度达66．8℃。固定剂的添加能促进物料的降解，尤其添加过磷酸钙的促进作用比较明显；各氮素固定剂在蓝藻堆肥过程中都起到了抑制氮素损失的作用，其中过磷酸钙和Mg(OH)2与H3PO4。混合液对氮素的固定率很高，且对氨氮的固定效果较好。堆肥结束后，添加过磷酸钙和Mg(OH)2与H3PO4。混合液的两处理氨氮比堆肥起初分别增加。随着堆肥的进行，各处理堆肥物料中NPK含量均明显升高，c／N比显著下降，发芽指数增加，而且添加氮素固定剂的处理效果更为明显。可见采用高温堆肥和氮素固定技术可有效实现蓝藻的资源化利用。

2.3制备藻蓝蛋白

产沼气和制肥均可用于大规模的蓝藻治理，但是所产生的经济效益很低，甚至为负值，因此，利用水藻生产高附加值的产品．以市场效益带动水藻华的应急治理具有重要的现实意义。蓝藻中含有丰富的蛋白质资源，藻蓝蛋白就是其中最有价值的一种。采用“冻融，絮凝，两步盐析，透析和双水相萃取”的提取工艺可以高效、简便提取及纯化藻蓝蛋白。

2.4提取蓝藻色素

蓝藻中含有丰富的天然色素物质。如叶绿素、胡萝卜素、藻蓝素、叶黄素等。脂溶性色素和水溶性色素可分别通过不同萃取方式提取出来，太湖等淡水湖的蓝藻中色素含量比较丰富，

100 kg的干藻可分别提取4 kg叶绿素、170 g胡萝卜素和170 g叶黄素等。目前，螺旋藻中的藻蓝素、类胡萝卜素作为天然色素已用于食品和化妆品中，进行商业生产。

2.5提取胞外多糖

很多蓝藻在细胞外能产生大量黏液质的多糖物质，这些多糖通常称之为细胞外被多糖，是一种生物多聚物，其含量可达细胞干重的5%左右。蓝藻胞外多糖具有一定的生理活性，其主要功能有：防止脱水、被其他生物吞噬和抗菌剂的毒害；螯合细胞生命活动所必需的阳离子如Ca2+和Fe2+；其还有絮凝作用，故可作为絮凝剂用于天然湖泊的澄清、灌溉贮存水中固体悬浮物的去除、土壤贮水容量的提高等等，但其絮凝的机理还没有研究清楚。邵雪玲等人的研究表明蓝藻T.Thirtieth 细胞外多糖经纯化，进行了抗腹水癌Saar -coma-180活性(体内) 和直接阻碍癌细胞活性(体外) 的研究，显示出具有一定的抗癌活性和直接阻碍癌细胞活性。目前蓝藻产多糖产量较低，寻找高产多糖的蓝细菌菌株的工作是今后研究的重要方向。蓝藻能够合成胞外多糖并释放到细胞外围及周围环境中，这是其为适应复杂多变的环境而进化出的一种适应性机制作为细胞与外界环境之间的保护性屏障，蓝藻胞外多糖可以起到抵抗干旱紫外辐射生物矿化和原生动物捕食等功能蓝藻胞外多糖是一种酸性杂多糖，超过75％的多糖由6种以上单糖组成，葡萄糖是出现频率最高的单糖胞外多糖的性质因种而异，多数蓝藻的胞外多糖呈现阴离子特性，这主要是由于糖醛酸和硫酸基团等带电基团的存在，硫酸基团同时也是多糖呈抗病毒特性的基础，而乙酰基团缩氨酸部分及脱氧糖等疏水基团的存在使多糖呈乳化特性，因此，蓝藻胞外多糖在食品化妆品制药污水处理等行业有广阔的应用前景，蓝藻胞外多糖的工业应用不能将水华蓝藻资源化，创造可观的经济效益，也能解决打捞蓝藻处置难题．避免随意堆放造成的二次污染，但截至目前，仍没有蓝藻胞外多糖类产品出现，理论研究与大批量工业生产之间仍然有很多技术性问题亟待解决。

2.6制备饲料

中科院水生所在20世纪50年代研究表明，找到一种鱼腥藻，施用在水稻田中可使其分粟数、穗数、粒数和千粒重都有提高，产量比对照增加24%。60年代初时，苏联、印度、日本等已有研究，在水稻田中接种固氮蓝藻，这些蓝藻是水生的，适宜在稻田中生长，仍能使水稻获得增产。稻田中接种固氮蓝藻后，水稻长势良好，秧苗移植后返青快，分蘖力强，稻谷产量提高7~10%。日本对蓝藻资源化利用的措施主要是将藻类作为有机肥料，它的肥效优于一般化肥，氮、磷、钾含量均高于豆饼、紫云英等植物性有机肥料，蓝藻中不含对作物及人体有害的重金属，使用后不会污染土壤。1992年，日本的脱水微囊藻已全部实现肥料化，年产量120~180 t。微囊藻在实现资源化利用后，其处理费用下降了30%。蓝藻中富含蛋白质，可以利用蓝藻这一行至进行饲料化利用。藻毒素是蓝藻饲料化利用的主要障碍，它的彻底降解是蓝藻饲料化的关

键。在资源化利用研究过程中，应针对目标资源产物，进行相应工艺的构建，在藻华大规模爆发情况下，采用厌氧产沼气和堆肥制肥料具有较强的优势，在应用场合涉及到农作物和人畜接触时，要特别注意藻毒素的降解途径和潜在危害。而生产高附加值的产品，如色素、胞外多糖以及生物柴油都具有较强的吸引性，但制备成本高昂是限制这些技术市场化、工程化的最主要原因。

2.7制备生物柴油

据世界石油俱乐部的数字，每公顷大豆可生产450 L生物柴油，棕榈可生6000 L，而每公顷蓝藻能生产9万升生物柴油，而且还可以像农作物一样在地上种植。而蓝藻生物柴油转化比例占其重量的50%，一些企业尝试在塑料大棚内生产蓝藻，这样成本较高，露天种植是唯一降低成本的选择。但从太湖打捞出来的蓝藻含脂类物质较少，只有0.27%，从蓝藻中提取油脂制作生物柴油不具有可行性。

2.8提取生理活性物质

蓝藻提取物被发现具有抗菌的作用，资料表明，Stonemason rebelliously、phenomenological-aqua和Arteriosclerosis Maracaibo的甲醇提取物有较好的抑菌效果，Microelectronics和T.Horrifically的水提取物也有明显的抑菌作用；有的蓝藻在筛选中被发现具有抗病毒的活性，Katharine等发现他们所筛选出来的蓝藻提取物中，5%以上的都具有抗疱疹Ⅱ型病毒活性，另外也有5%以上的具有抗呼吸道合胞病毒的活性，但这些活性物质的结构尚不明确，且大多有毒，用于医药较难，需进一步研究。许多蓝藻可提取酶抑制剂，Satsuma Yamagata 从蓝藻中筛选出一种血管紧张素转化酶抑制剂，发现Mi-crochets dinosaur、M. Divisors和M. Heisenberg的水溶性成分和脂溶性成分均显示较明显的血管紧张素转化酶抑制剂活性，并且一些蓝藻中所产的色素可以强烈吸收紫外线，从而有可能应用于化妆品领域。从Anaheim Sp. BQ-16-1得到的一种小分子肽可以作用于小鼠离体心，从而可能开发为一种心脏活性剂。

2.9生产单细胞蛋白

蓝藻经过生物转化处理得到大量酵母蛋白是一个很有潜力的蛋白质资源，酵母蛋白含量高，营养均衡，目前价格为6 000 元/吨，可替代豆饼等蛋白质产品，用作饲料行业的原料。这类研究立足饲料方向，利用酵母发酵技术转化蓝藻蛋白质、糖类等营养物质，制备符合饲料行业标准的饲料酵母产品。并且在转化过程中跟踪蓝藻毒素的降解和去除。

3.蓝藻资源化国内的研究进展

3.1发酵产沼气

董诗旭等[3]进行了滇池新鲜蓝藻批量发酵产沼气的研究。研究结果表明：将直接从滇池打捞的蓝藻液静置分层除去60%清水后，蓝藻的TS为3.39%，VS为93.72%。在平均温度为20.2℃的发酵环境中，发酵66 d，蓝藻TS产气潜力为487.3 ml/g，VS产气潜力为491.0 ml/g，甲烷的平均含量可达64.91%，蓝藻TS利用率为54.02%，VS利用率为57.33%。仅以滇池蓝藻年产5 000 t（干藻量）计算，每年可产生200多万m3沼气，可供给1万户城镇家庭使用。因此，利用蓝藻产沼气是可行的研究方向。

胡萍[4]将进行了蓝藻与厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥分别进行混合厌氧发酵，分析比较了其产沼气的能力及藻毒素降解情况。并不同接种物浓度条件下，对蓝藻厌氧发酵产沼气过程中的各项指标进行比较分析，包括产气速率、发酵液pH、氨氮、多糖和蛋白质等。分别对蓝藻进行热处理、碱法处理和酶法处理后，进行厌氧发酵，进一步提高蓝藻厌氧发酵产沼气速率。得出当蓝藻与厌氧颗粒污泥、消化污泥、剩余污泥干物质量之比分别为6:1、5:1、4:1 时，其厌氧发酵产沼气量及甲烷含量都达到最高的结论。其中，以厌氧颗粒污泥与蓝藻的混合发酵液产气效果是最佳，产沼气效率最高可达59 ml/g TS，73 ml/g VS，最高甲烷含量为69%。厌氧颗粒污泥为蓝藻厌氧发酵产沼气的最佳接种污泥。蓝藻厌氧发酵的最佳接种物浓度为5%，蓝藻厌氧发酵产气率为79.26 ml/g VS。热处理的最佳条件为100℃处理30 min；碱法处理的最佳条件为加碱量0.06g/g VS；酶法处理的最佳条件为碱性蛋白酶加入量0.08 ml/g VS；经各预处理方法后，蓝藻厌氧发酵产气量的大小关系为：热处理>碱处理>酶处理>空白样；甲烷含量的大小关系为：碱处理>热处理>酶处理>空白样。

徐富、李学尧[5]将蓝藻与猪粪这两种废弃物生物质能源混合厌氧发酵，研究太湖蓝藻与规模化养殖场粪便的厌氧消化产甲烷的过程以及发酵过程中的参数变化，为猪粪等粪便废弃物产甲烷过程实现工业规模化应用奠定基础。取蓝藻与猪粪，按优化接种比例1∶2、pH 值为7. 9、发酵液浓度 2. 9% ，进行配比。得到发酵结束后，TS 去除率达22. 2%，VS 去除率达25. 2%;COD 的去除率达87. 44%，COD 的去除率随氨氮浓度的增加而降低，各反应器所产生的沼气中甲烷和二氧化碳的含量均能保持在50% 和35% 左右，最高甲烷含量达70%。

3.2厌氧耦合反硝化产电

周越[6]采用传统双室MFC反应器作为实验装置，将启动完成的传统微生物燃料电池阳极基质分别替换为用陈藻上清液和蓝藻腐熟液，进行厌氧耦合反硝化产电。传统双室微生物燃料电池系统在控制阴极溶解氧浓度的条件下实现同步硝化反硝化脱氮。在连接电路的情况下，微生物燃料电池阴极室内氨氮去除率为86．6％，比开路状况提高47．7％，平均去除速率为

2．24m/(L．h)，硝酸盐氮浓度由初始值64．5 mg／L下降为5．3mg／L，去除率为91．8％，平均去除速率为2．43 m/(L．h)。亚硝酸盐氮的浓度全程较低，不超过O．7mg／L。微生物燃料电池中，生物阴极实现反硝化所用电子只有一部分是由阳极经外电路提供，还有很大一部分是利用阴极液基质中的碳源进行反硝化。同步硝化反硝化生物阴极微生物燃料电池中，生物阴极是造成电池内阻的主要原因。阴极液DO浓度值为5．5 mg／L时的脱氮效果低于4．5 m/L 的情况，所以控制阴极DO值是实现同步硝化反硝化的必要条件。

3.3提取生理活性物质

谭超和张乃明[7]将蓝藻(采自滇池，微囊藻属96.5%，鱼腥藻属1.66%，束丝藻属1.72%，绿藻门2.99%，硅藻门0.51%)，经测定总固体TS(9.47±0.22)%，挥发性固体VS 7.39±0.18，pH 值6.86±0.01与苏云金芽孢杆菌菌种Bacillus Liechtensteiner(广东省微生物菌种保藏中心，菌株标准编号：FSCC(T)115030，GIMCC编号：GIM1.32)进行混合接种。首先将蓝藻进行厌氧发酵，再接种6 ml(接种量2%)已活化的GIM1.32菌种→初始pH值为7.0，在(30±1) ℃条件下，110 r/min，培养48 h→取1环进行革兰氏染色在x1000倍光学显微镜进行细胞学观察，余下用于晶体蛋白含量及毒效测定。结论是当含固率3%、pH值为7、接种物种龄10 h、接种量2%、培养温度30 ℃时，不同阶段蓝藻沼液制备B.t.的晶体蛋白含量、LC50值、T x均低于新鲜蓝藻培养基，降低了沼液中营养素的含量，导致沼液随发酵时间增加，不利于提高B.t. GIM1.32菌种的毒效。

3.4生产蛋白酶

李桂英和蔡宇杰等[8]以5%( 种子培养液/基本发酵培养基) 的接种量接入已灭菌的基本发酵培养基里进行发酵，于30℃，200 r / min 培养，分别间隔4 h 取样，离心，取上清液测定蛋白酶活力。最后确定出沙雷氏菌发酵蓝藻生产蛋白酶最为适宜的培养基主要成分，即最佳碳源是蔗糖，最佳速效氮源是尿素，最佳金属离子( 盐) 激活剂是Zn-SO4，最佳表面活性剂是吐温80。在单因素实验中，检测到最高酶(活) 为941 U/ml，而且发酵周期短，培养18 h 即可达到最高产酶值。

3.5制备饲料

徐玉娣[9]通过蓝藻制取氨基酸，将过滤后的蓝藻根据干物质含量加入浓盐酸,水解，水解完毕后,滤纸过滤,除去未水解的残渣,滤液经蒸发浓缩,除去大部分盐酸"浓缩后的水解液用氢氧化钠溶液调节pH为2，经喷雾干燥机喷雾干燥后，得复合氨基酸粉最后发现影响氨基酸总量，苏氨酸含量的因素顺序为：酸料比>酸解时间，最佳参数条件为酸解时间为14h，酸料比为10:1，获得的氨基酸总量为43.00g/100g，,酸解度为78.05%。影响精氨酸含量的因素顺序为:酸料比>

酸解时间，最佳酸解参数条件为酸解时间为14h，酸料比为12:1。影响蛋氨酸含量的因素顺序为：酸解时间>酸料比，最佳的参数条件为酸解12h，酸料比为8:1。影响赖氨酸含量的因素顺序为：酸解时间>酸料比，最佳的参数条件为酸解时间为14h，酸料比为10:1。

3.6提取蓝藻色素

尹腾[10]在萃取温度52℃，萃取压力25MPa，萃取时间76min,CO2流量18Kg/h，在乙醇浓度86%，温度69℃，时间6.6min，液固比为20:1，萃取2次，的条件下萃取叶绿素a。最后得出类胡萝卜素萃取得率为0.621土0.009mg/g：叶绿素a提取得率为3.216土0.013mg/g。

3.7制备生物油

郑洋[11]将水华蓝藻在最佳工艺条件下（直接加热，最终反应温度为500℃，粒径小于0.08mm，氮气流速为100mL/min)进行快速热解液化反应。得出干燥的水华蓝藻破碎后的粒径分布为：小于0.125 mm 的占32.60wt%，介于0.125-0.15 mm之间的占22.00wt%，介于0.15-0.1875 mm 之间的占37.50wt%，介于0.1875-0.25mm之间的占7.90wt%。蓝藻热解分为脱水!挥发份析出和炭化三个阶段。蓝藻的活化能较低,热解起始温度低，区间大。

3.8发酵产丁酸

吕娴[2]在厌氧发酵前对蓝藻进行酸、碱、热、微波处理，将颗粒污泥与蓝藻按物料比1：5(TS)混合,对蓝藻分别预处理，采用一次进料,加蒸馏水至650mL,在转速100r/min,温度(35土1)℃下恒温发酵。最后得出各预处理方法的最佳条件分别为:酸法预处理为调节藻液pH值为4;碱法预处理为调节藻pH值为10;加热预处理的温度为80℃,处理30min;微波预处理的时间为4min。在四种预处理方法中,蓝藻厌氧发酵后丁酸产量的大小顺序为:碱处理>热处理>微波处理>酸处理>空白样,其中碱法预处理的丁酸产量及有机酸产量均最高。碱法预处理更符合蓝藻快速减量化、资源化的要求。

3.9堆肥资源化

崔亚青[12]将新鲜的11藻泥放入藻泥破壁搅拌池里,池里注水1000 L并按藻泥10%的比例接入溶藻破壁菌株CM1发酵液,用石灰调节pH=11,搅拌均匀,12 h搅拌一次,每次搜拌均勾。6 d 后取出即为破壁藻泥水。It菜籽与破壁藻泥水,50 L蛋白酶降解菌混合均匀,作为CK。It菜籽与破壁藻泥水,50 L蛋白酶降解菌,50 L微囊藻毒素降解菌CM1 (7.0x10?cells/ml)混合均匀,作为处理T。试验分为二个处理:CK:藻泥(500kg) +菜籽(1000kg) + 50 L蛋白酶降解菌;T:藻泥(500 kg) +菜籽(1000kg) +50 L蛋白酶降解菌+50 L微囊藻毒素降解菌。得出结论：在进行堆肥过程中,堆体中的有机质呈逐渐减少的趋势,而全氮呈增加趋势,碳氮比也呈现逐渐减少的趋势。蓝藻堆肥33

天的试验结果显示:综合pH、温度、有机质变化、总养分变化以及种子发芽指数等指标认为,蓝藻堆肥经过一个月可以达到腐熟。蓝藻堆肥中微囊藻毒素显着减少,由堆肥初期的6.78 ix g/g最后下降为0.63 pg/g,堆肥结束时藻毒素降解率达到90.71%。

4.结论与建议

我们应当按流域的角度治理湖泊，从立法的高度管理湖泊，对防治技术与科学管理并重，综合使用法律、行政、经济、市蓝藻预测、预警和预防治理，将蓝藻水华消灭在发生之前；在水华发生时做好应急工作；在水华发生后加大控制力度，减轻其危害程度，控制其危害范围。向社会尤其可能发生水华的湖泊河流沿岸的群众和单位做好宣传、警示工作。宣传工作包括关于蓝藻水华的危害、产生原因、治理方法等方面的知识普及，还有保护水源、减少排污等方面的教育；警示是关于即将发生的水华的通告以及应对措施等。目前在我国蓝藻水华治理工作中的一些问题中有两个值得我们关注，“即缺少正式的公众参与机制和信息沟通渠道”。来自公众的监督声音不强，这是一个值得加强的力量。应当在制度建设方面促进公众参与，并为公众参与提供便利。例如可以筹集治理基金，奖励、补助沿湖群众捞取蓝藻作为肥料和利用湖滩种植芦苇、茭草等水生植物，并且谁种、谁管、谁有。如果调动了沿湖千家万户群众的积极性，对遏制湖泊富营养化和控制蓝藻水华将起到重大作用。由于部门分割等原因，有关管理机构与其他相关部门之间的协商合作机制不够健全，没有正式的信息交流渠道，尝尝造成工作的重复和矛盾。应建立跨部门、跨地区的监测信息共享体系，以利全面掌握蓝藻情况和科学决策。应建立有效的信息共享与披露机制，无偿、广泛地向社会提供有关详细信息；而不是如某些部门当前的拒绝向外界提供相关信息的做法，这种做法不利于社会监督。蓝藻水华治理工作必然涉及相关的经济效益评估，这方面的评估工作须全面充分地统计、分析蓝藻水华和富营养化问题带来的各种危害和损失，同时统计、分析治理蓝藻水华和富营养化问题带来的价值以及治理成本。这些内容包括中短期和长期的，包括直接的和间接的，包括定量的和定性的。然后通过对上述损失和价值的比较向有关部门和公众展示治理的价值和意义，此结果也作为有关部门的决策依据——是否治理、治理到何种程度以及投入多少资金和人力。应当把治理蓝藻水华与治理水体富营养化紧密结合起来。国内外治理实践说明没有一种单一的方法可以有效地治理蓝藻水华，必须综合运用物理、化学、生物治理技术，综合采用中短期和长期治理策略才能有效控制当前的蓝藻水华问题并最终达到基本消除之的目标。要同时削减陆上点源和面源污染以及水系内污染存量，采取经济发展和环境保护并重的思维，采用新技术，调整、升级产业结构，调整并恢复健康的生态系统。落实治理工作的后续处理，采用资源化利用治理技术，避免二次污染，变

废为宝，减少不良次生效应。加强全流域联合治理，加强信息披露和共享，为全民参与提供便利和各种制度保障。

参考文献

[1]赵爽、杨硕，除藻技术及藻类的资源化研究，唐山市规划建筑设计研究，2009；

[2]吕娴，蓝藻定向发酵产丁酸的条件研究，江南大学，2010；

[3]董诗旭、董锦艳、宋洪川等．滇池蓝藻发酵产沼气的研究[J]．可再生能源，2006；

[4]胡萍，蓝藻厌氧发酵产沼气的研究，江南大学，2009；

[5]徐富、李学尧，蓝藻厌氧消化产沼气技术研究，苏州苏水环境工程有限公司，2013；

[6]周越，蓝藻厌氧消化耦合反硝化产电技术与机理，东南大学，2012；

[7]谭超、张乃明，利用蓝藻厌氧发酵液制备苏云金芽孢杆菌杀虫剂，云南农业大学，2014；

[8]李桂英、蔡宇杰，沙雷氏菌发酵蓝藻生产蛋白酶，江南大学，2012；

[9]徐玉娣，太湖蓝藻饲料化利用研究[D]．南京理丁大学，2012；

[10]尹腾，太湖蓝藻中天然色素提取技术的研究[D]．江南大学，2010；

[11]郑洋，滇池蓝藻快速热解液化制取生物油的初步研究，华中科技大学，2011；

[12]崔亚青，蓝藻堆肥资源化利用关键技术研究，南京工业大学，2012；

[13]赵晋伟，陈藻厌氧沼液处理及氮磷资源化利用技术研究，东南大学，2012；

[14]高天荣，滇池蓝藻资源化综合利用研究，云南师范大学，2011；

[15]翟志军、李俊等，秸秆、蓝藻和餐厨废弃物等生物质资源化利用的进展与探讨，安徽省新能源技术创新与产业发展博士科技论坛；

[16]马健荣,湖泊蓝藻水华发生机理研究进展,生态学报，2013；

[17]吴庆龙，湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究，地球科学进展，2008；

[18]宋伟，蓝藻泥干发酵潜力研究，现代农业科技，2009，第24期；

[19]郭起金，蓝藻水华酸解产物的饲用安全性及对肉鸡饲喂效果的研究，南京工业大学，2012；

[20]闫冉，有害蓝藻资源化利用现状和发展趋势，天津农业科学，2015，21（5）。