微藻处理水产养殖尾水氮磷的研究进展

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利用着生藻类去除N、P营养物质的研究

利用着生藻类去除N、P营养物质的研究

利用着生藻类去除N、P营养物质的研究利用着生藻类去除N、P营养物质的研究当前,N、P 过剩引发水体富营养化现象仍十分严重,探索有效实用、易于推广的N、P 去除技术和寻求对N、P 具有较强吸收和降解能力的生物物种,始终为环保学者们所关注。

应用藻类大规模培养改善水质,去除污水以及富营养化水体中的营养物质和有害金属至今已得到深入研究。

着生藻类作为水生态系统中的重要组成部分,能吸收水体中大量的氮磷营养,对维持水体的物质代谢和生态平衡可起到举足轻重的作用。

本文着重探讨以丝状藻类为主的着生藻类(Algal turf scrubbers, ATS)对氮磷的吸收率和去除效果。

实验室条件下研究了水网藻、刚毛藻、黑孢藻和水绵四种丝状绿藻(Filamentous green algae, FGA)对合成生活污水中N 和P 的去除效果。

在5 天的连续培养中,四种藻类能在污中水正常生长,对N、P 均有明显的去除作用。

其中水网藻对TN 的去除率最高达到49.08%,刚毛藻对TP 去除率最高达到55.64%。

水网藻、刚毛藻、黑孢藻和水绵对TN 的日平均去除量分别为6.17mg·L-1·d-1、4.80mg·L-1·d-1、3.90mg·L-1·d-1 和5.64mg·L-1·d-1;对TP 的日平均去除量分别为3.72mg·L-1·d-1、4.94mg·L-1·d-1、2.24mg·L-1·d-1 和3.07mg·L-1·d-1。

露天条件下,研究了以多种混合藻类(丝状绿藻为优势)的着生藻类对合成污水N、P 营养的去除效果,结果表明:试验期间,藻类在污水中生长良好。

批量培养5d 后对藻类收获,藻类生物量达到14.36±0.72g·m-2;污水TN、TP 含量分别由36.97±0.26 mg·L-1 、2.88±0.02mg·L-1 降至1.44±0.09 mg ·L-1、0.07±0.01 mg·L-1 ,单位面积着生藻类对N、P 的平均吸收速率分别达到1.84 g·m-2·d-1 和0.15 g·m-2·d-1,去除率分别为96%和98%,对NH4+-N 和NO3--N 的去除率亦达95%以致谢3-4缩略词4-5目录5-7摘要7-9Abstract9-11第一章文献综述及本实验的研究目的和意义11-27第一节藻类在水处理应用中的意义、原理和方法11-201 前言112 常规的污水处理技术及其不足11-123 藻类在水处理应用中的意义12-154 藻类在污水处理中的应用原理15-175 藻类污水处理方法的应用及研究进展17-20第二节利用着生藻类净化污水的概况20-261 着生藻类20-212 着生藻类在水生态系统中的功能21-233 着生藻类净化污水的原理和研究进展23-244 着生藻类净化污水的优点24-255 着生藻类处理系统存在的问题25-26第三节本实验的研究目的及意义26-27第二章丝状绿藻(Filamentous GreenAlgae,FGA)对 NP 去除效果研究27-391 前言27-282 材料与方法28-293 实验结果29-354 讨论35-385 小结38-39第三章着生藻类对污水 NP 去除效果的初步研究39-481 前言39-402 材料和方法40-413 结果41-454 讨论45-475 结论47-48第四章着生藻类对污水厂二级出水、富营养化水体 NP 去除效果研究48-621 前言482 材料和方法48-493 结果49-574 讨论57-595 结论59-62第五章总结62-64参考文献64-72在学期间撰写和发表的论文72。

固定化微藻对废水中氮、磷的去除及其特性研究

固定化微藻对废水中氮、磷的去除及其特性研究

固定化微藻对废水中氮、磷的去除及其特性研究固定化微藻对废水中氮、磷的去除及其特性研究摘要:随着工业和生活污水排放量的增加,废水中氮、磷污染问题日益严重。

而固定化微藻作为一种新型的生物处理技术,具有高效、低成本、可持续性等优势,逐渐成为研究热点。

本研究通过实验室模拟废水处理系统,探究固定化微藻对废水中氮、磷去除的效果及其特性。

研究结果表明,固定化微藻可以显著去除废水中的氮、磷,并可作为高价值的生物质资源利用。

固定化微藻对氮、磷的去除效率受到不同光照、温度和废水负荷的影响。

本研究为进一步开发和应用固定化微藻技术提供了科学依据。

1. 引言氮、磷是废水中常见的主要污染物之一。

高浓度的氮、磷不仅引起水体富营养化,还会导致水体中藻类大量繁殖,形成蓝藻水华,严重影响水生态环境。

然而,传统的废水处理技术在氮、磷去除方面存在着运行成本高、能源消耗大等缺点。

固定化微藻技术因其显著的优势逐渐受到关注。

2. 方法和材料实验室模拟废水处理系统包括固定化微藻反应器、光照设备、废水负荷控制系统等。

固定化微藻填料选用多孔石英砂,接种的微藻为常见的红、绿、蓝藻。

实验期间通过控制不同的光照、温度和废水负荷,考察固定化微藻对氮、磷的去除效果。

3. 结果与讨论3.1 固定化微藻对氮、磷的去除效果实验结果显示,固定化微藻对废水中的氮、磷去除效果显著。

通过持续观察废水处理系统中的水质指标,可以发现氨氮、硝酸盐氮、总磷等指标的浓度随着时间的推移逐渐下降,说明固定化微藻具有良好的氮、磷去除能力。

3.2 固定化微藻的特性固定化微藻技术具有高效、低成本、可持续性等特点。

首先,固定化微藻反应器可以同时实现氮、磷的去除,避免了传统方法中不同废水处理过程的串联。

其次,固定化微藻可以通过光合作用吸收二氧化碳,从而减少废水处理系统中的温室气体排放,达到了环境保护的目标。

此外,固定化微藻的生长速度快,反应器中的微藻可以进行定期的收获,作为高价值的生物质资源利用。

微藻对水产养殖尾水中氮磷去除效果的研究进展——基于水产养殖尾

微藻对水产养殖尾水中氮磷去除效果的研究进展——基于水产养殖尾

doi:10.16446/j.c2O1001—1994.2019.05.011微藻对水产养殖尾水中氮磷去除效果的研究进展——基于水产养殖尾水资源化利用角度分析刘庆辉余祥勇张鹤千李祯唐汇娟(华南农业大学海洋学院,广州510642)摘要:针对我国水产养殖尾水氮磷污染情况,对微藻吸收水中氮磷的机理及其研究概况进行了综述,并在此基础上提出了“贝-藻-菌”耦合共生体系,可为水产养殖尾水资源化利用提供理论依据°关键词:微藻;水产养殖尾水;氮磷去除;资源化利用据联合国粮农组织(FAO)统计,1970年到2011年期间,水产养殖产量占渔业总产量的比重由3.9%增加到41.3%,表明水产养殖已成为水产品增加最有效的途径之一⑴。

根据预测,到2050年,人类对水产品的需求量将达到50亿t[2]o随着水产品需求量的不断增加,在巨大利益的驱使下,很多养殖企业肆意增加养殖密度,大规模投放人工饲料、水产药物等,导致养殖水体污染严重。

尤其是养殖尾水中氮、磷元素大量富集,直接排放将会严重破坏生态环境。

因此如何有效利用养殖尾水资源,保护养殖水域生态环境,是目前水产养殖领域的一个亟需解决的问题。

微藻是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体,它通常是指含有叶绿素a并能进行光合作用的微生物的总称,属于原生生物的一种。

微藻能够利用水体中的碳、氮、磷生长并合需的、'养殖水中含有大量残饵及粪便等,氮磷含量较高,正是极佳的藻类增养殖营养源。

所以用养殖尾水来培养微藻,可以通过藻类吸收去除水体中的氨氮、亚硝酸盐氮、磷等富营养物质,既能够促进藻体自身繁殖,又可以起到净化水体的作用,从而实现养殖水的资用'1我国水产养殖水域氮磷污染情况随着经济发展和水产品需求量的增加,我国水产养殖向着高密度和高投入量的集约化、规模化养殖模式发展。

在这种模式下,养殖密度过高,残饵、药物、肥料和生物代谢物过度累积,使养殖水体中氮、磷元素大量富集,引起水体富营养化,间接引起有害藻华的发生[3]。

海水养殖废水的生物处理技术研究进展

海水养殖废水的生物处理技术研究进展

海水养殖废水的生物处理技术研究进展海水养殖废水的生物处理技术在近年来得到了广泛的研究和应用。

由于海水养殖废水富含氮、磷等营养物质,且水质容易出现富营养化问题,对海洋生态环境带来了一定影响。

因此,研究和应用生物处理技术对于降低海水养殖废水的污染物质含量,保护海洋生态环境具有重要意义。

本文将介绍近年来海水养殖废水的生物处理技术研究进展。

一、藻类生物处理技术藻类是一种对氮和磷营养物质需求较高的生物体,并且能够通过光合作用吸收废水中的营养物质,将其转化为生物质。

因此,利用藻类进行生物处理可以有效地降低海水养殖废水中的氮和磷含量。

近年来,研究者通过筛选优良的藻类菌株,并进行适宜的培养条件调控,提高了生物处理效率。

同时,还研究了藻类的光合作用速率、硝化速率等关键参数,以优化藻类的生物处理过程。

此外,一些研究还发现,将藻类与其他生物体结合,如蚯蚓、贻贝等,可以进一步提高生物处理效果。

二、细菌生物处理技术细菌在海水养殖废水的降解中起到了重要的作用。

细菌能够利用废水中的有机物质进行脱氮、脱磷等反应,将有害物质转化为无害物质。

近年来,一些研究者通过筛选具有高效降解能力的细菌群落,并对其进行适宜培养条件的调控,提高了细菌生物处理技术的效率。

同时,一些研究还应用基因工程技术,通过改造细菌的代谢途径,提高了细菌降解废水的能力。

三、植物生物处理技术植物也是一种有效的海水养殖废水的生物处理技术。

植物的根系能够吸收废水中的营养物质,并将其转化为生物质。

近年来,一些研究者通过筛选适宜的植物种类,并进行氮、磷营养物质调控,实现了高效的废水处理效果。

同时,一些研究还探索了植物根系与微生物群落的相互作用,以进一步改善植物生物处理技术的效果。

总体而言,近年来海水养殖废水的生物处理技术取得了一定的研究进展。

藻类、细菌和植物等生物体被广泛研究,相应的生物处理技术也得到了不断的优化和改进。

尽管如此,仍然需要进一步研究和应用生物处理技术,以提高其处理效率和稳定性。

《2024年固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》范文

《2024年固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》范文

《固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》篇一一、引言随着工业化、城市化进程的加快,污水排放问题日益突出,尤其是污水中氮磷等营养物质的超标排放,已经成为水体富营养化的主要诱因之一。

固定化藻类技术作为一种新兴的污水处理技术,因其高效、环保、可持续等优点,受到了广泛关注。

本文旨在研究固定化藻类去除污水中氮磷的效率及其机理,以期为该技术的应用提供理论支持。

二、研究背景与意义固定化藻类技术是通过将藻类固定在特定的载体上,使其在特定的环境下进行生长和代谢,从而达到去除污水中氮磷等营养物质的目的。

该技术具有处理效率高、运行成本低、无二次污染等优点,对于缓解水体富营养化、改善生态环境具有重要意义。

三、研究方法1. 材料与设备实验所需材料包括固定化藻类、污水样本、固定化载体等。

设备包括光照培养箱、分光光度计、显微镜等。

2. 实验方法(1)固定化藻类的制备:选用适宜的固定化载体,通过吸附、包埋等方法将藻类固定在载体上。

(2)污水处理实验:将固定化藻类放入含有不同浓度氮磷的污水中,进行光照培养,观察其生长情况及氮磷去除效果。

(3)机理研究:通过分析固定化藻类的生理生化指标、氮磷代谢途径等,探讨其去除氮磷的机理。

四、实验结果与分析1. 固定化藻类的生长情况及氮磷去除效果实验结果显示,固定化藻类在污水中生长良好,且随着培养时间的延长,其对氮磷的去除效果逐渐增强。

当污水中的氮磷浓度较高时,固定化藻类的生长速度和氮磷去除效率均有所提高。

2. 固定化藻类去除氮磷的机理(1)生理生化指标分析:固定化藻类通过光合作用、呼吸作用等生理过程,将污水中的氮磷转化为自身生长所需的营养物质。

同时,其还能分泌一些酶类物质,促进氮磷的降解和转化。

(2)氮磷代谢途径:固定化藻类通过吸收、同化、排泄等过程,将污水中的氮磷转化为自身的生物质。

其中,氮的代谢主要涉及硝化、反硝化等过程,而磷的代谢则主要涉及吸收、释放、储存等过程。

通过这些代谢途径,固定化藻类能够有效地去除污水中的氮磷。

《2024年固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》范文

《2024年固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》范文

《固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》篇一一、引言随着工业和城市化的快速发展,大量含氮磷的污水排放对水环境构成了严重的威胁。

为了应对这一环境问题,众多研究领域致力于开发高效的污水处理技术。

其中,利用固定化藻类去除污水中的氮磷,因具有经济性、生态性及实用性等特点,备受关注。

本研究以固定化藻类技术为研究对象,对其去除污水中氮磷及其机理进行深入研究。

二、研究方法1. 材料与试剂实验选用特定种类的高效藻类进行固定化,并使用不同浓度的含氮磷污水作为实验对象。

实验过程中所使用的试剂均为分析纯。

2. 实验方法(1)固定化藻类的制备:通过包埋法或附着法将藻类固定在载体上。

(2)实验设计:设置不同浓度的含氮磷污水实验组,每组均设置固定化藻类处理和未处理对照组。

(3)实验过程:将固定化藻类置于不同浓度的含氮磷污水中,定期观察并记录藻类的生长情况及氮磷去除效果。

三、结果与讨论1. 固定化藻类对氮的去除实验结果显示,固定化藻类对污水中的氮具有显著的去除效果。

随着处理时间的延长,固定化藻类在氮含量较高的污水中生长更旺盛,其氮去除率也相应提高。

分析原因,主要归因于固定化藻类通过吸收、转化及生物反应等多种途径去除水中的氮。

此外,固定化技术也使得藻类在处理过程中保持了较高的活性,从而提高了氮的去除效率。

2. 固定化藻类对磷的去除实验发现,固定化藻类对磷的去除效果同样显著。

在处理过程中,固定化藻类通过吸收、沉淀及共沉淀等作用去除水中的磷。

此外,固定化技术还使得藻类在处理过程中能够更好地利用其生物质进行内源磷的释放,从而提高了磷的去除效果。

3. 去除机理分析(1)生物吸收:固定化藻类通过细胞膜上的转运蛋白吸收水中的氮磷。

(2)生物转化:通过酶的作用将氮磷转化为无害或低害的物质。

(3)生物反应:通过微生物的协同作用将氮磷转化为其他形式的化合物。

(4)物理化学作用:如吸附、沉淀等作用也有助于氮磷的去除。

四、结论本研究通过实验发现,固定化藻类技术对污水中氮磷的去除具有显著效果。

《2024年固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》范文

《2024年固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》范文

《固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,水体富营养化问题日益严重,成为全球关注的焦点。

水体富营养化主要由过量的氮(N)和磷(P)等营养元素引起,这些元素主要来源于生活污水、农业径流和工业废水等。

固定化藻类技术作为一种新型的污水处理方法,在去除污水中的氮磷方面展现出显著的效果。

本文将深入探讨固定化藻类去除污水中氮磷的机理及其应用。

二、固定化藻类技术概述固定化藻类技术是通过将藻类固定在特定的载体上,使其在一定的环境条件下进行生长和代谢,从而达到去除污水中氮磷的目的。

该技术具有操作简便、处理效果好、成本低等优点,成为污水处理领域的研究热点。

三、固定化藻类去除氮磷的机理1. 生物吸收:藻类通过光合作用等生物过程,吸收水中的氮磷等营养元素,为其生长提供必要的养分。

2. 沉淀作用:固定化藻类在生长过程中会分泌出一些物质,这些物质能与水中的氮磷结合,形成沉淀物,从而降低水中的氮磷浓度。

3. 生物固定:通过将藻类固定在特定的载体上,使其形成一个生物膜系统。

这个系统具有较高的比表面积和生物活性,能有效地吸附和降解水中的氮磷。

四、实验方法与结果(一)实验方法本研究采用不同的固定化藻类材料和方法,设置对照组和实验组进行实验。

通过监测实验组和对照组的水质变化,分析固定化藻类去除氮磷的效果。

(二)实验结果实验结果表明,固定化藻类技术能有效去除污水中的氮磷。

在一定的环境条件下,固定化藻类的生长速度和去除效果均优于对照组。

此外,不同种类的固定化藻类材料和方法对去除效果有一定的影响。

五、机理分析1. 氮的去除机理:固定化藻类通过生物吸收和生物固定作用,将水中的氮转化为细胞内的有机物。

同时,通过光合作用等生物过程,将部分氮以气态形式释放到空气中。

此外,固定化藻类的分泌物质还能与水中的氮结合形成沉淀物。

2. 磷的去除机理:磷是细胞生长的重要元素之一,固定化藻类通过生物吸收将其转化为细胞内的磷脂等有机物。

《2024年高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究》范文

《2024年高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究》范文

《高效藻类塘处理农村生活污水氮磷去除机理及工艺研究》篇一一、引言随着农村经济的快速发展和人口增长,农村生活污水的处理问题日益凸显。

其中,氮磷的去除是污水处理的关键环节。

传统的污水处理方法虽然能实现一定的处理效果,但往往存在成本高、操作复杂等问题。

因此,研究高效、低成本的农村生活污水处理技术,特别是对氮磷的高效去除技术,具有重要的现实意义。

藻类塘作为一种自然生态的污水处理方式,具有成本低、效率高等优点,成为了近年来研究的热点。

本文旨在探讨高效藻类塘处理农村生活污水的氮磷去除机理及工艺研究。

二、高效藻类塘的基本原理与特点高效藻类塘利用藻类的生长和光合作用原理,通过藻类对污水中氮磷等营养物质的吸收和转化,实现污水的净化。

其基本原理包括:藻类对氮、磷等营养物质的吸收、微生物的降解作用以及物理沉降等。

与传统的污水处理方法相比,高效藻类塘具有以下特点:一是成本低,不需要复杂的设备和工艺;二是处理效果好,能够同时实现氮磷的去除;三是生态友好,符合自然循环的规律。

三、氮磷去除机理研究1. 氮的去除机理:在高效藻类塘中,氮的去除主要通过藻类的吸收、氨化细菌的氨化作用、硝化细菌的硝化作用以及反硝化细菌的反硝化作用实现。

其中,藻类对氨态氮的吸收是主要的去除途径。

2. 磷的去除机理:磷的去除主要通过吸附、沉淀和生物吸收等方式实现。

其中,高效的聚磷菌能够通过生物吸收将磷从污水中去除。

四、工艺研究1. 工艺流程:高效藻类塘的工艺流程主要包括预处理、藻类塘处理和后处理三个部分。

预处理主要是对污水进行初步的物理和化学处理,以去除大颗粒杂质和有毒有害物质;藻类塘处理是核心部分,通过藻类的生长和光合作用实现氮磷的去除;后处理主要是对处理后的污水进行进一步的消毒和储存。

2. 关键工艺参数:影响高效藻类塘处理效果的关键工艺参数包括光照强度、温度、pH值、藻种选择等。

适当的工艺参数能够提高藻类的生长速度和氮磷的去除效率。

3. 工艺优化:通过研究不同工艺参数对处理效果的影响,可以优化工艺流程,提高处理效率。

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Open Journal of Fisheries Research 水产研究, 2019, 6(4), 172-178Published Online December 2019 in Hans. /journal/ojfrhttps:///10.12677/ojfr.2019.64023Research Progress of Microalgae inTreatment of Nitrogen and Phosphorusin Tail Water from AquacultureXiaojuan Hu1,2, Yucheng Cao1,2, Min Lu1,3, Yu Xu1,2, Haochang Su1,2, Wujie Xu1,2,Jianshe Zhang3, Guoliang Wen1,3*1Key Laboratory of Fishery Ecology and Environment Guangdong Province, Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources Exploitation and Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, South China SeaFisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou Guangdong2Shenzhen Base of South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences,Shenzhen Guangdong3National Engineering Research Center of Marine Facilities Aquaculture, Zhejiang Ocean University, Zhoushan ZhejiangReceived: Nov. 19th, 2019; accepted: Dec. 2nd, 2019; published: Dec. 9th, 2019AbstractMicroalgae widely exist in various water environments. As a primary producer, microalgae play an important role in the material cycle and energy flow in aquatic ecosystems. In this paper, the fea-sibility of microalgae degrading nitrogen and phosphorus nutrients in aquaculture tail water was discussed by analyzing the function, type and mechanism of microalgae degrading nitrogen and phosphorus.KeywordsMicroalgae, Tail Water from Aquaculture, Nitrogen, Phosphorus, Treatment微藻处理水产养殖尾水氮磷的研究进展胡晓娟1,2,曹煜成1,2,鲁敏1,3,徐煜1,2,苏浩昌1,2,徐武杰1,2,张建设3,文国樑1,3*1中国水产科学研究院南海水产研究所,农业农村部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东省渔业生态环境重点实验室,广东广州2中国水产科学研究院南海水产研究所深圳试验基地,广东深圳3浙江海洋大学,国家海洋设施养殖工程技术研究中心,浙江舟山*通讯作者。

胡晓娟 等收稿日期:2019年11月19日;录用日期:2019年12月2日;发布日期:2019年12月9日摘要微藻广泛存在于各种水体环境中,作为初级生产者,在水生生态系统中是物质循环与能量流动的重要组成部分。

文章结合微藻的功能、微藻类型、微藻处理氮磷机理等相关研究进展,探讨利用微藻处理水产养殖尾水中氮磷营养盐的可行性。

关键词微藻,养殖尾水,氮,磷,处理Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言2018年我国水产养殖总产量近5000万吨,占水产品总产量的77%以上,是世界上唯一养殖水产品总量超过捕捞总量的渔业国家。

在水产养殖过程中,投入的饵料不能完全被水产动物吸收利用[1],养殖系统中累积的残饵、排泄物及水生动物尸体,可能会产生具有较高浓度污染物的养殖尾水,其主要污染物有氨氮、亚硝氮、有机物、磷及污损生物[2] [3]。

其中,氨氮、亚硝氮等有害氮素已成为影响水产养殖环境的主要胁迫因子[4],如过高的氨氮、亚硝氮、硫化物将会影响对虾一系列生理生化指标的变化,使其抵抗力降低而易引发疾病[5] [6] [7]。

养殖尾水若未经处理直接排放进入附近水域,可能导致附近水域的富营养化,引发水华、赤潮等灾害,影响周边的生态环境,制约水产养殖业可持续发展[8] [9] [10]。

在当前加快推进水产养殖业绿色发展的背景下,推进养殖尾水治理成为改善养殖环境的重要抓手[11]。

目前,养殖尾水的传统处理方法包括物理处理法、化学处理法、生物膜法、耐盐植物处理法、人工湿地处理法等,但这些方法普遍存在对养殖尾水处理效率偏低、工程造价高、设施运行费用贵等问题。

对于养殖户特别是小型水产养殖户而言,各种尾水处理设施的应用在很大的程度上受到了限制,应用率不高,进而出现了养殖尾水处理不当,甚至是不处理直接排放的现象,严重影响了生态环境。

近年来,国内外有很多研究发现藻类在养殖尾水处理应用上具有很大潜力,受到众多研究者的广泛关注。

微藻作为养殖生态系统的生产者,对维持健康稳定的生态系统,促进环境中物质循环和能量流动具有举足轻重的作用[12]。

利用微藻处理养殖尾水不仅符合绿色可持续的生态理念,而且可以实现安全可靠的原位处理和水资源的循环利用,因此,具有重要的生态环意义和良好的应用前景。

2. 微藻的功能及类型微藻(microalgae)是一类个体微小,具叶绿素,营自养生活,没有真正的根、茎、叶分化,以单细胞的孢子或合子进行繁殖的低等植物。

微藻广泛存在于各种水体中[13] [14],甚至是潮湿的陆地表面也有其踪迹。

微藻作为初级生产者,参与了生态系统中的众多物质循环,是物质循环与能量流动的重要组成部胡晓娟 等分。

我国藻类学家主张将藻类分为11个门[15],即蓝藻门、绿藻门、红藻门、黄藻门、金藻门、甲藻门、轮藻门、裸藻门、隐藻门、硅藻门和褐藻门。

常用于尾水处理的微藻有蓝藻门的螺旋藻(Spirulina );绿藻门的普通小球藻(Chlorella ),栅藻(Scenedesmus )、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa )、衣藻(Chlamydomonas );硅藻门的角毛藻(Chaetoceros )、舟形藻(Navicula )等,其中小球藻和栅藻在尾水处理中的应用比较多[16]-[21]。

3. 微藻处理水产养殖尾水氮磷的机理早在20世纪,Geider 等[22]测定了海洋浮游植物在最大生长率条件下所需大量营养离子间的比率为106C:16N:1P 。

这个结论对淡水浮游植物同样适用。

微藻对氮的去除主要依靠细胞体的同化作用。

微藻细胞内生命所需的氨基酸、核酸、叶绿素以及其他含氮有机化合物需要从外界吸收。

藻类吸收氮源分为有机氮源和无机氮源,两种类型的吸收存在明显差异[23]。

有些藻类能吸收有机氮,如尿素、氨基酸。

无机氮源包括氨氮(4NH +)和硝酸盐(3NO −),通过藻类细胞膜吸收,大多数藻类都能吸收4NH +或NH 3,因其能在氨基酸生物合成中直接被利用[24]。

水体中总磷(Total Phosphorus, TP)的大多数是以活的或死的颗粒形式存在的[24]。

可溶性的磷有两种,一种是无机磷(Dissolved Inorganic Phosphorus, DIP),另一种是有机磷(Dissolved Organic Phosphorus, DOP)。

大多数可溶性磷主要是34PO −,只有少量的24HPO −和24H PO −。

微藻只能利用可溶性的无机磷酸盐,称之为可溶性反应的磷酸盐(Soluble Reactive Phosphate, SRP)。

当提供的SRP 消耗殆尽时,微藻就能够将结合在有机物中的磷酸盐游离出来。

当SRP 的提供时多时少时,许多藻类能吸收过量的磷酸盐并以多磷酸盐体(polyphosphate bodies)的形式储存在细胞内,以备缺少时之需,这种现象被称为“奢侈消费”(luxury consumption),是对付磷酸盐缺乏的一种重要的有效机制[24]。

磷元素在细胞进行能量传递和核酸合成等过程中起到重要的作用。

微藻是使磷通过磷酸化作用进入能量传递物质ATP 中,从而对水中的磷进行同化去除。

微藻细胞内的磷酸化过程有底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化3种形式。

微藻通过此方式利用的磷元素的形态主要包括34PO −和24H PO − [25]。

有些学者研究表明,正磷酸盐也可以被微藻有效的去除,并且固定化使其利用效果更佳[25] [26] [27] [28] [29]。

4. 微藻在水产养殖尾水的处理体系微藻在养殖尾水的处理体系分为两种:悬浮培养体系和固定化培养体系。

两种培养体系都要控制好光照、温度、pH 值、二氧化碳等参数[30]。

悬浮培养体系的研究和利用比较广泛、尾水处理量大、适用于大规模操作,但存在处理尾水之前需要收获微藻、微藻与尾水分离困难等问题。

而固定化培养体系能有效防止藻细胞流失,维持系统稳定性,还可增强细胞耐受性,有更高的抗性来抵御恶劣的环境条件,解决了藻水分离困难的问题,但存在与共聚物基质的固定化成本高、需要很大的表面积去形成生物膜、受光源的限制、仅适用于小型和中试规模操作等缺陷。

4.1. 微藻的悬浮培养体系微藻悬浮体系通常有两种类型:一种是悬浮态微藻通过在一定反应容器中与尾水充分接触,从而去除尾水中的污染物质。

悬浮培养体系是有利于微藻生长的最常用形式。

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