菌藻共生系统处理污水的影响因素及其研究进展
菌藻共生系统去除污水中氮磷的研究进展

菌藻共生系统去除污水中氮磷的研究进展菌藻共生系统是一种利用菌类和藻类相互协作,以达到去除污水中氮磷的目的的系统。
近年来,随着人口的增加和工业化的进展,污水处理成为一个亟待解决的问题。
氮磷是污水中的主要污染物之一,对水环境造成了严重的影响。
传统的污水处理工艺往往需要大量的能源和化学药剂,效果并不理想。
而菌藻共生系统作为一种新型的技术,具有环保、高效、低能耗的特点,成为了研究的热点。
菌藻共生系统是利用菌类和藻类的特性相互促进,分解污水中的有机物质和去除氮磷等营养物质。
菌类通过分解有机物质,产生底泥和溶解性有机物质,提供了藻类生长所需的营养物质。
而藻类则通过光合作用消耗二氧化碳,并吸收水中的氮磷物质,净化了水环境。
因此,菌藻共生系统可以同时实现有机物质、氮磷的去除,达到了良好的水质净化效果。
在菌藻共生系统的研究中,选择合适的菌类和藻类是非常重要的。
菌类通常可以选择硝化菌、脱氮菌和产磷菌等。
硝化菌可以将污水中的氨氮转化为硝态氮,脱氮菌则可以将硝态氮进一步转化为氮气,完成氮的去除。
产磷菌可以在缺氧条件下将可溶性磷转化为难溶性磷酸盐,去除污水中的磷。
而藻类通常可以选择藻类中的蓝藻、绿藻等。
这些藻类具有较强的吸收能力,可以高效地吸收水中的氮磷物质。
在菌藻共生系统的建设中,需要充分考虑系统的设计和运行参数。
菌藻共生系统通常分为水中区和生物膜区两个部分。
水中区是藻类生长的区域,而生物膜区是菌类增殖的区域。
在水中区,需要适当调节水的深度和流速,以提供藻类充足的光照和营养物质。
在生物膜区,需要创造适宜的温度、pH值和氧气浓度等条件,以促进菌类的生长和降解有机物质的过程。
菌藻共生系统的效果受多种因素的影响,如温度、光照、氧气浓度、污水的水质等。
因此,为了提高菌藻共生系统的效果,需要不断优化系统的运行条件。
近年来,研究者们通过调整菌藻共生系统中的菌类和藻类种类,改变流速和水质等条件,取得了显著的效果。
例如,某些研究表明,在菌藻共生系统中添加活性炭和硅藻土等材料,并控制污水中的DO(溶解氧)浓度,可以显著提高氮磷的去除效果。
菌藻共生系统在生猪养殖污水处理中的应用及其互作机制的研究进展

菌藻共生系统在生猪养殖污水处理中的应用及其互作机制的研究进展孙宏,李园成,王新,沈琦,姚晓红,吴逸飞,汤江武*(浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所,浙江杭州 310021)摘 要:生猪养殖污水中污染物负荷高,处理难度大,对环境造成潜在风险。
菌藻共生系统是微藻与细菌的共生系统,目前已在国内外开展了广泛研究,可高效去除污水中的氮、磷等污染物,具有较好的开发应用前景。
本文就近年来菌藻共生系统对生猪养殖污水中氮、磷和重金属等的处理效果展开综述,深入介绍藻菌间在氮磷营养元素利用等方面的互作机制,并对可能影响处理生猪养殖污水效果的因素和相关光反应器装置进行分析汇总,为菌藻共生系统在生猪养殖污水处置中的应用提供科学参考。
关键词:菌藻共生系统;生猪养殖污水;互作机制;处理应用中图分类号:S828.4 文献标识码:A DOI编号:10.19556/j.0258-7033.20200323-03生猪养殖的规模化、集约化发展在满足猪肉消费的同时,也产生了大量养殖污水等废弃物,生猪养殖污水含有高浓度的氨氮、有机物和磷,若处置不合理将对环境造成严重危害。
以我国最常用的干清粪方式为例,养殖污水的化学需氧量(COD)、氨氮、总氮和总磷可分别达到5 664.17、732.5、1 100和564.67 mg/L[1]。
目前采用的以生化手段为主的处置方法能耗较大,仅提供曝气就占50%以上的污水处理运行成本[2]。
利用光合自养微藻处理养殖污水可实现污染物去除的同时积累生物质,从而实现氮、磷等资源的循环利用,是一种处理养殖污水的有效手段。
但该方法也存在耐受负荷低、大规模应用去除效率不高及下游微藻资源化利用成本高等问题[3]。
自然界中,微藻可与细菌共同形成菌藻共生系统存在。
近年来,国内外学者对微藻与细菌的互作机制开展了广泛研究,逐步明确了菌藻共生系统在协同污水净化处理中较单一微藻处理的优势[4-5]。
在此背景下,本文着重介绍了该系统在生猪养殖污水净化中的处理效果,并就其潜在机制及可能的影响因素进行综述。
藻菌共生处理污水的机制与应用研究进展

藻菌共生处理污水的机制与应用研究进展藻菌共生处理污水的机制与应用研究进展摘要:污水处理一直是环境保护和可持续发展的重要课题。
近年来,藻菌共生技术成为一种新兴的方法,其利用藻类和细菌的协同作用来处理污水,并且具有高效、经济和环境友好的特点。
本文综述了藻菌共生处理污水的机制及其在实际应用中的研究进展,为今后的研究和工程应用提供参考。
一、引言随着人口的增加和工业化的加速发展,污水排放量不断增加,给水体环境带来了严重的污染问题。
传统的污水处理方法存在着处理效果不佳和高能耗等问题,需要寻求新的环保技术和方法来处理污水。
二、藻菌共生处理污水的机制1. 藻类的光合作用藻类具有光合作用的特性,能够将阳光能转化为生物能,进行光合作用。
在污水处理过程中,藻类可以吸收污水中的有机物和无机营养物,通过光合作用将其转化为生物质和氧气。
2. 藻类和细菌的协同作用在污水中,存在着大量的细菌。
藻类和细菌之间可以形成共生关系,相互促进生长和代谢。
藻类通过释放氧气和产生有机碳,为细菌提供了良好的生长条件;而细菌则通过分解污水中的有机物,提供了藻类所需的营养物。
三、藻菌共生处理污水的应用研究进展1. 高效处理污水藻菌共生技术在处理污水方面具有很大的潜力。
研究表明,藻菌共生系统可以高效地去除污水中的氮、磷等有机物,使得水体质量得到明显改善。
此外,藻类的光合作用可以增加水体中的溶解氧含量,促进水中生物的生长。
2. 循环利用藻类产物藻类能够制备生物燃料和饲料等产物,具有很高的经济价值。
藻菌共生技术可以将藻类和细菌的产物回收利用,实现污水资源化利用,减少对自然资源的消耗。
3. 系统优化和工程应用藻菌共生技术在系统优化和工程应用方面还存在一些问题,例如藻类的培养和控制、废纤维物的处理等。
未来的研究可以从这些方面入手,进一步完善藻菌共生处理污水的技术。
四、总结与展望藻菌共生技术是一种具有潜力的污水处理方法,其机制主要包括藻类的光合作用和藻类与细菌的协同作用。
固定化菌藻共生体去除污水染物的机理及进展

固定化菌藻共生体去除污水染物的机理及进展固定化菌藻共生体去除污水染物的机理及进展污水处理是当今社会中一项关键的环境保护工作,其中去除污水中的有害物质是一个重要的环节。
传统的污水处理方法存在着许多问题,例如处理能力有限、能源消耗高、操作复杂等。
因此,寻找一种高效、经济、环保的污水处理技术成为了研究的焦点。
固定化菌藻共生体技术就是近年来兴起的一种潜在解决方案。
固定化菌藻共生体是指将细菌和藻类共同固定在一起形成的一种生物体系。
菌藻共生体结构复杂,包括细菌、藻类、有机物质和胞外多糖等成分。
藻类通过光合作用产生能量,同时吸收和转化污水中的营养物质,而细菌则分解和降解污水中的有害物质。
细菌和藻类之间存在着互惠共生关系,通过代谢产物的交换提高了整个共生体的污水处理效率。
固定化菌藻共生体去除污水染物的机理可以总结为以下几个方面:首先,光合作用是固定化菌藻共生体的核心机理之一。
藻类通过光合作用吸收日光,并将其转化为化学能以供共生体的生存和代谢。
光合作用产生的氧气可以提供给污水中的细菌进行有机物的降解和分解。
其次,固定化菌藻共生体的糖类物质和胞外多糖在降解污水染物中起着重要作用。
这些有机物质能够稳定细菌和藻类的固定化结构,同时能够吸附和转化污水中的有害物质,促进其分解和去除。
此外,共生体中的细菌可以通过分泌酶类物质来降解污水中的有机物质。
例如,一些细菌可以产生蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶等,通过将有机物质降解成小分子化合物,使其更易被藻类吸收和利用。
最后,共生体中的细菌和藻类之间的代谢产物交换也是促进污水处理的关键机制。
细菌通过降解有机物质产生的代谢产物可以为藻类提供营养物质,同时藻类通过光合作用产生的氧气可以提供给细菌进行降解反应。
这样的代谢产物交换使得整个共生体在处理污水染物时具有更高的效率和稳定性。
固定化菌藻共生体技术在污水处理领域中取得了一些进展。
研究表明,固定化菌藻共生体能够高效去除污水中的有机物质、氮、磷等污染物,并且具有一定的抗冲击负荷和环境适应性。
水生环境中微藻与细菌相互作用机制及应用研究进展

水生环境中微藻与细菌相互作用机制及应用研究进展一、微藻与细菌的相互作用机制1. 共生关系微藻与细菌之间存在着一种共生关系,它们之间相互依存、相互促进。
在光合作用过程中,微藻能够释放大量的有机物质,而这些有机物质正好是细菌生长所需的营养物质。
细菌则可以分解有机废物,产生一些对微藻有益的物质,如激素、维生素等。
这种共生关系有利于提高微藻的光合作用效率,促进微藻的生长繁殖,从而提高微藻的产量。
2. 抑制关系微藻与细菌之间也存在着一种竞争关系。
微藻能够产生一些抗菌物质,抑制细菌的生长繁殖;而细菌则可以分泌一些酶类物质,降解微藻的细胞壁,对微藻的生长繁殖产生不利影响。
这种抑制关系有利于维持水体中微藻和细菌的相对平衡,防止其中一方的过度生长,从而保护水生环境的健康。
3. 合作关系二、应用研究进展1. 微藻-细菌协同培养技术目前,研究人员已经开始探索利用微藻-细菌协同培养技术,提高微藻的产量和品质。
通过选择适合的微藻和细菌菌种,构建微藻与细菌之间的协同作用关系,控制水体中的氮、磷等营养物质含量,可以有效提高微藻的光合作用效率,促进微藻的生长繁殖,进而提高微藻的产量和品质。
2. 污水处理技术微藻与细菌的共生关系也被应用于污水处理领域。
研究人员利用微藻的光合作用能力和细菌的分解能力,构建了一种新型的污水处理技术。
在这种技术中,微藻可以利用污水中的有机废物,进行光合作用产生氧气,促进细菌的分解作用,从而实现对污水的有效处理和净化。
3. 生物燃料生产微藻与细菌的相互作用也为生物燃料生产提供了新的思路。
研究人员利用微藻的高效光合作用能力,结合细菌的转化作用,构建了一套新型的生物燃料生产工艺。
在这种工艺中,微藻可以充分利用光合作用产生的有机物质,而细菌可以将这些有机物质转化为生物燃料,如生物柴油、生物乙醇等。
三、展望随着对清洁能源和环境保护的需求不断增加,微藻与细菌的相互作用在水生环境中的应用前景将更加广阔。
未来,研究人员可以进一步深入探索微藻与细菌之间的相互作用机制,发掘其潜在应用价值,并将其应用于更广泛领域,如环境修复、生物能源生产等。
菌藻共生系统污水处理研究进展

菌藻共生系统污水处理研究进展摘要:通过利用菌藻间的互利共生原理构建菌藻共生系统,因为国内对菌藻复合生物膜反应器的研究比较少,而且现有的反应器也不适用于培养菌藻生物膜用在污水处理方面。
故为了突破菌藻生物膜技术应用的关键,更加深入了解和科学应用的掌握改技术。
现今探索一新型菌藻复合生物膜反应器,本文对光源内置型菌藻生物膜反应器进行综述,并展望未来发展趋势。
关键词:菌藻共生;光生物反应器;生物膜;污水处理随着我国社会经济迅速发展,环境中水污染的问题开始突显,特别是由于氮、磷过剩导致的水体富营养化问题日益加重[1]。
因此有效的去除及再利用废水中的氮、磷是解决问题的关键[2]。
许多研究表明菌藻共生系统较传统活性污泥处理技术具有更大的优势。
王荣昌等[3]研究表明,利用菌藻共生系统处理含高N、P污水、重金属污水等,具有一定优势,这为工业及生活产生的废水达到规定的水质标准,改善我们的水质提供了一定的技术方向。
熊云武等[4]研究表明,利用菌藻共生系统净化水质,在污水深度净化方面具有较大潜在优势。
本文主要对菌藻污水处理装置和相关原理技术进行总结分析。
1菌藻共生系统机理微藻是一类分布广泛、光合利用度高、生长脱氮除磷、难降解有机物、及Cr、Cd、Hg等重金属离子的一种生物[5]。
近些年随着对藻类的深入研究,利用微藻来净化污水的技术已经得到了广泛的关注。
伴随着对微藻的深入研究,发现微藻和细菌之间净化污水的方式是相互协同的关系[6]。
微生物能降解废水中的含碳有机物,得到的产物二氧化碳可以作为微藻碳源,促进其光合作用的同时会释放一定量氧气供细菌使用[7]。
作为微生物和微藻生长的必要元素氮、磷营养物质,菌藻生物膜污水处理技术具有较高的氮磷去除率。
微藻可通过光合作用释放出氧气,细菌可利用此氧气来降解污染物的同时产生二氧化碳和水。
微藻可利用此二氧化碳进行光合作用[3]。
氮磷物质作为可以供给微藻和细菌生长需求的营养物质,形成一个闭环式循环利用系统。
藻菌共生系统处理污水的研究进展
第50卷第11期2021年11月应用化工Applied Chemical UndustyVol50No.11Noe.2021藻菌共生系统处理污水的研究进展李亚丽S甄新s李春庚1,王晚晴V,华威1,2,武双V,程艳玲V(1-北京联合大学生物化学工程学院,北京100023;2-生物质废弃物资源化利用北京市重点实验室,北京100023)摘要:藻菌共生系统作为一种新型的污水处理技术,不仅能高效地去除污水中的污染物,而且收获的生物质可用来生产可再生能源以及其它附加值产品(肥料、食品、饲料、化妆品等)&主要综述了藻菌之间的相互关系,即互利共生与相互抑制,藻菌共生处理污水的几种常见模式,藻菌共生系统在污水处理领域的应用以及藻菌生物质的潜在利用价值。
最后对藻菌共生系统处理污水提出了改进建议并展望了未来发展的方向。
关键词:藻菌共生系统;污染物;生物质中图分类号:TQ9文献标识码:A文章编号:1671-3206(2021)11-3181-05Siudy onpo e uianiremovaeandbsoma s accumueaisonbysymbsosssofaegaeandbaciersa snwasiewaierireaimeniLI Ya-li,ZHEN X—,LI Chun-geng1,WANG Wan-qing1,2,HUA Wei1'2,WU Shuang1,2,CHENG Yanfing1,2(1.Biochemical Enginee/ng Colleae,Beijing Union University,Beijing100023,China;2.Beijing Key Laboratoy of Biomass Waste Resource US/za/on,Beijing100023,China)Abstrad:As a new typo of sewaya Oevtsent technologs,tha symbiotic system of algya id bacte/x cen not only-V c/w I s remove pX—Snts dom sewaya,but also produce renewabla energs id othar valua-added pooducis(oeoioeoaeooood%oeed%cosmeiocseic.).Thospapeomaoneysummaooaesiheoeeaioonshop be-iween aegaeand bacieooa ihaiosmuiua e ybeneoocoaesymboososand muiuaeonhoboioon%seeeoaecommon modesoosewageioeaimenibyaegaeand bacieooasymboososiheappeocaioon ooaegaeand bacieooasymboosos sysiem on sewageioeaimeniooeed and ihepoienioaeuioeoaaioon eaeueooaegaeand bacieooabooma s.Fona e y somesuggesioonsoooompooeongiheaegae-bacieooasymbooiocsysiem ooosewageioeaimeniaoepuiooowaod and iheouiuoedeeeeopmenidooecioon ospoospecied.Key woris:dgveA/SOs symbiosis system;po/utit;biomass水作为一种有限的自然资源,是全球生态系统的重要组成部分,也是人类活动的重要组成部分。
污水处理中菌藻共生系统去除污染物机理及其应用进展
污水处理中菌藻共生系统去除污染物机理及其应用进展污水处理中菌藻共生系统去除污染物机理及其应用进展一、引言随着工业化和城市化的不断发展,污水处理问题日益成为全球环境保护的重要议题。
传统的污水处理方法主要依靠生物处理工艺,如厌氧消化、好氧生物处理等。
然而,传统方法存在处理效率低、能耗高以及产生二次污染物等问题。
因此,寻找一种高效且能够同时降解多种污染物的处理方法成为迫切的需求。
二、菌藻共生系统的介绍菌藻共生系统是一种利用藻类和细菌之间的协作关系来处理污水的新型生物法。
藻类对光合作用过程产生的氧气极其敏感,而细菌则需要氧气来进行有氧呼吸,二者之间完美结合,相互促进,并能够降解污水中的有机物、氮、磷等污染物。
菌藻共生系统的建立依赖于一种被称为“转门效应”的现象,即有机污染物通过藻类和细菌的协同作用,使得污水的有机物质降解效率更高,同时还可降低处理过程中耗能。
三、菌藻共生系统去除污染物的机理1. 藻类的光合作用藻类对光敏感,通过光合作用将阳光能量转化为化学能,并产生氧气。
光合作用可以提供丰富的能量,使细菌在有氧条件下得以繁殖和生长。
2. 细菌的降解作用细菌通过降解有机物质来获得能量和生存。
菌藻共生系统中,细菌通过对有机物的氧化降解,将其转化为藻类利用的无机盐,如氨氮转化为亚硝酸和硝酸盐。
3. 菌藻共生的协同作用藻类通过产生氧气满足细菌的需氧呼吸,而细菌则通过分解有机物提供藻类所需的无机盐。
菌藻之间的协同作用形成了一个闭环,实现了有机物和氮磷等污染物的高效降解。
四、菌藻共生系统在污水处理中的应用进展菌藻共生系统在污水处理中的应用已经取得了一些进展。
一些研究表明,菌藻共生系统在处理罐和人工湿地等各种环境中都能得到良好的应用效果。
同时,这种系统的搭建和运行成本较低,对能源的消耗也较少。
然而,目前菌藻共生系统在实际应用中还面临一些挑战。
首先,如何选择适合的微生物种类是关键。
不同环境中的微生物种类和数量不同,需要根据具体的污染物特点进行选择。
菌藻共生技术在工业废水零排放中的应用与展望
细菌通过分解废水中的有机物质,为藻类提供生长所需的营养物质;而藻类则 通过光合作用产生氧气,改善废水中的溶解氧条件,有利于细菌的生长和降解 活动。
菌藻共生技术在废水处理中的优势
高效降解能力
菌藻共生技术能够充分利用细菌 和藻类之间的协同作用,提高废
水中有机污染物的降解效率。
资源回收
通过菌藻共生技术,废水中的有机 物质可以被转化为有价值的生物质 ,实现资源的回收和利用。
相较于其他生物处理方法
菌藻共生技术具有更高的降解效率和资源回收潜力,能够更有效地 实现废水的零排放。
03
菌藻共生技术在工业废水零排 放中的应用
应用领域概述
污水处理
菌藻共生技术可应用于工业废水 的处理,通过菌藻的相互作用, 实现废水中污染物的降解和去除
。
资源回收
利用菌藻共生技术,可将废水中 的有机物转化为有用物质,如生 物质能源、肥料等,实现资源的
原理
细菌和藻类在共生过程中,通过 营养物质的交换和代谢产物的降 解等途径,实现废水净化。
工业废水零排放的重要性
01
02
03
环境保护
实现工业废水零排放有助 于减少污染物对环境的破 坏,保护生态系统平衡。
资源节约
废水零排放可以节约水资 源,缓解水资源短缺的压 力。
可持续发展
推动工业废水零排放是实 现绿色、低碳、可持续发 展的重要途径。
拓展应用领域
目前菌藻共生技术主要应用于废水处理领域,未来可以探索其在其他领域如废气处理、生 物质转化等方面的应用潜力。
强化技术经济性评估
综合考虑菌藻共生技术的处理效果、资源消耗、能源回收等因素,对其进行全面的技术经 济性评估,为技术推广应用提供支持。
菌-藻共生系统处理畜禽养殖废水的研究进展
Abstract:As high levels of ammonia nitrogen(NH4-N),total phosphorus (TP) and chemical oxygen demand (COD), antibiotics and heavy metals exist in aquaculture wastewater,the improper treatment can lead to serious pollution of natural water environment. The traditional biological treatment method is ineffective for this kind of wastewater treatment. In recent years,it has been found that the wastewater treatment based on algae-bacteria symbiotic system is expert in dealing with difficult micro-pollutants, such as heavy metals and antibiotics.In this paper,the interaction mechanism between bacteria and algae was introduced,and the mechanism and research progress of bacteria-algae symbiotic system for treating livestock and poultry wastewater were described. Meanwhile,the advantages and challenges of recycling wastewater from livestock and poultry breeding were also be proposed.Finally, the development of bacteria-algae symbiotic system for wastewater treatment was prospected. Key words:Algal-bacterial symbiotic;Wastewater from livestock and poultry;Antibiotic;Heavy metal;Recycle
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2019.08随着社会的不断发展,国家经济水平不断提升,工业、生活、医疗等各个领域产生的污水大量排入污水处理厂。
这些污水中富含N 、P 等营养物质、重金属和抗生素等污染物质。
目前我国普遍使用的污水处理技术尚且存在一些不足,主要是能耗高、成本高、占地大等问题。
相比物理法的低效率和高能耗,化学法能高效地处理污水,但化学药品的排放会对环境造成威胁,在此基础上,而生物法则避免了二者的缺点,其处理污水时经济节约并对环境无二次污染,在近几年逐渐成为污水处理技术研究的研究热点[1]。
菌藻共生系统这一概念,最早由Oswald等人[2]首次提出,将传统的稳定塘原理于藻类光合作用释放氧气的原理相结合,提出了高效藻类塘工艺,对菌藻共生体处理污水的研究上做了突出贡献,高效藻类塘工艺也得到了广泛应用。
其他研究者发现利用微藻的光合作用能去除污水中N、P、BOD、重金属、营养物质以及病原体等污染物[3]。
随着近年来对菌藻共生系统的研究,越来越多的实验证明这一系统在污水处理中的巨大潜力。
1 菌藻共生净化水质的机理1.1 菌藻之间的关系菌藻之间的关系较为复杂,既有相互促进关系,又有相互抑制关系。
1.1.1 促进关系促进关系即两者的代谢产物的互利共生关系。
主要表现在两个方面:第一,气体方面。
微藻进行光合作用产生氧气,提高水中溶解氧的含量,更利于好氧细菌的生长;好氧细菌进行呼吸作用产生二氧化碳,这些二氧化碳被用于微藻的光合作用[4]。
第二,物质方面。
微藻吸收氮、磷进行光合作用,产生有机物质(碳水化合物)[5]。
而细菌氧化分解有机物质进行呼吸作用,其中也包括死亡的微藻细胞。
细菌呼吸作用的产物会被微藻吸收[6]。
这样的促进关系使双方都能保持良好的生长状态。
1.1.2 抑制关系抑制关系即两者对营养物质的竞争和释放毒素抑制彼此活性的关系。
细菌和微藻正常生长繁殖的过程中,营养物质是其必不可少的因素之一。
当这些物质不足时,细菌和微藻之间的竞争关系将变得尤为明显[4]。
Jansson等[7]研究表明在菌藻共生系统中,当环境中磷酸盐含量较低时,细菌能更有效地利用低浓度环境下的磷酸盐。
这是因为细菌对磷酸盐具有较高的亲和力。
微藻会释放出藻毒素,它会抑制细菌生长甚至毒害细菌。
而细菌会释放细菌毒素抑制微藻生长甚至裂解藻细胞[4]。
此外,李小霞等人[8]还提出微藻进行光合作用时,会使pH升高,从而对细菌产生危害。
2 影响因素2.1 光照光合作用是藻类生长繁殖的基础,藻类通过光作用提供能量并合成自生需要的营养物质以保证自身生长,所以光照对菌藻共生体的影响是非常重要的。
当控制其他环境条件不变的情况下,藻类的生长速率会随着光强的升高而升高[9][10],但这种变化趋势是有一定范围的,这一范围称之为适光范围。
适光范围的上限叫做最适光照强度,也被称为饱和光照强度。
适光范围的下限叫做补偿光照强度。
当光照强度低于下限时,藻类无法正常生长;当光照范围正好等于下限时,呼吸作用吸收的氧与光合作用释放的氧相等,藻细胞只能维持基础代谢,也不能生长。
当光照强度大于补偿光照强度时,微藻开始生长[11],并且随着光照强度的增加生长速率也逐步提升。
直到光照强度到达了最适光照强度,光照强度再增加,光合作不会随之加快,甚至会受到抑制[10]。
这是因为光照强度超出适光范围时,超出的光强以热能的形式消耗,并且热耗散的强度随光强的升高而升高[12]。
综上所述,可知适光范围即是保证藻类能正常生长繁殖的光照强度范围。
并且有研究表明,不同的藻类,其最适光照范围也是不同的[13]。
冯竞楠[14]等通过把水温控制在同一数值,并改变其光照强度,研究发现藻类每天吸收的光能是有上限的,而且同种的藻类吸收光能的上限是相同的。
还发现当光照强度弱时,需将光照时间延长;当光照强度强时,则需要的光摘 要:本篇文章介绍了菌藻共生系统的机理、所处环境的影响以及研究进展。
细菌与藻类的关系是十分复杂的,即有共生关系又有竞争关系。
环境因素例如光照、温度、pH、营养物质、污泥停留时间等会都对菌藻共生体产生影响。
因此研究出菌藻共生体适宜的环境条件可以提高其处理污水的效率。
关键词:菌藻共生;污水处理;藻毒素菌藻共生系统处理污水的影响因素及其研究进展孙凡蛟,宋凤芝,范宇成(河北建筑工程学院,河北 张家口 075024)2019.08照时间就短。
光照强度与光照时间像这样相互调节,可以使藻类更适应环境的变化,有利于藻类的生长繁殖。
何振平等[15]培养塔胞藻时发现:藻类的生长满足光间歇原理,即在光暗交替的环境下的生长效率要高于一直光照是的生长效率。
每种藻类都有其最适宜的光照周期。
2.2 营养物质周刚研究了不同氮磷比条件下的藻类生长情况,发现每种藻类的最适氮磷比都有所不同[16]。
Spoehr H A等[17]研究发现,当环境中的氨氮浓度过高时会抑制藻类的生长,但高浓度的氮可以使藻类长时间保持绿色。
另外光照与氮源之间有一定的交互作用,在周期短,光强低的情况下,氮浓度对菌藻共生体的影响并不明显,但是在光照强度高的条件下,氮更利于藻类生长。
潘辉等[18]通过研究发现有机物浓度与污染物的去除密切相关,有机负荷越高,菌藻共生系统对污水的处理效果越好。
Munoz R [5]等人研究发现,环境中的有机负荷浓度不同时,会有不同的藻类成为优势物种。
刘德启等人[19]研究表明,BOD 5对水体的氧气含量有很大的影响。
BOD 5的去除是在好氧微生物的呼吸作用阶段进行的,在这个过程中会消耗水中大量的溶解氧,而且会通过微生物的呼吸作用释放大量CO 2。
在这种缺乏氧气且充盈CO 2条件下,不利于藻类生长。
因此,并不是所有的有机物浓度对污染物去除的影响都是正面的,为了保证处理污水的效率,必须确定池中易腐解的有机物种类、量等与藻类生长的关系。
2.3 pHMunoz R等人[5]研究结果表明,NH 3会中断了光合作用的暗反应,在高浓度的NH 3和高pH值的环境中,藻类无法固定CO 2并产生糖类储存在自身体内,从而抑制藻类的生长。
但是,当pH值升高,虽然对细菌不利,但磷会与水中的金属离子反应形成沉淀而被去除。
2.4 温度温度对菌藻共生体的影响是多方面的,温度可以通过影响酶的活性、营养物质的吸收利用效率及细胞分裂的周期进而影响藻类的光合反应和呼吸作用的强度,从而调节着藻类的生长和发育。
早在上世纪70年代,就有很多国外学者对此进行研究。
Takemura等日本学者研究了环境水温的变化对藻类生长变化的影响,主要体现在藻类光合反应速率的改变上,他们发现当环境温度低时,藻类的光合作用被抑制;温度升高,光合作用开始恢复;当温度高于某个值时,光合作用的效率与温度呈线性关系[20]。
不用藻类都有其区别于其他藻类的最适温度,在适宜的温度范围内,藻类可快速繁殖,超出适宜温度范围,藻类生长会受到抑制,甚至死亡。
藻类在高温环境中受到化学性损害,在低温环境中受到机械性损害,所以藻类对高温的耐受能力低,对低温的耐受能力相对高一些。
当然,光照强度的改变以及营养物质的改变会使藻类的最适温度范围产生变化。
2.5 污泥停留时间孙霓等[21]为了研究污泥停留时间对其的影响,将其他环境因素始终控制在同一值条件下,只改变污泥停留时间,发现在污泥停留时间为25d时出水水质好,且菌藻共生体絮凝效果良好。
过低的污泥停留时间会导致藻类大量流失,而过高的污泥停留时间会有严重的污泥老化现象,影响出水水质。
3 研究进展王秀等[22]在菌藻共生技术的基础上,加入了流态化技术,设计一种固定菌藻流化床光生物反应器,该反应器的流化态可以使光合作用的光反应和暗反应交替进行,并且可是池内污染物与菌藻共生体充分接触,提高该反应器的传质效率,从而提高处理污水的效果。
牛曼等[23]根据菌藻共生原理将好氧池、流化床和菌藻共生技术相结合设计了一套“菌藻-菌”污水处理系统,该系统可有效地避免活性污泥遮光,有利于藻类的光合作用。
同时池内流化的状态不会破坏菌藻共生体的结构,并对高浓度有机废水的处理净化有显著效果。
Meng Wang等[24]采用PSBR对厌氧消化猪粪中氮的去除率进行了研究,利用了一种新型的快速脱氮工艺,藻类光合作用在光照期间提供足够的氧气进行完全硝化。
并添加猪粪作为一种有机碳源,在光合作用的暗反应阶段,反应器除去了90%以上的总氮(TN)。
其中,80%的总氮去除是通过硝化-反硝化进行的,其余是由于生物量的吸收。
4 展望菌藻共生系统在处理污水及资源化方面有广阔的前景,但迄今为止的研究表明菌藻共生系统在处理污水的效率上仍没有明显的提高,并且藻类和细菌对污染物去除的具体贡献率不清楚。
细菌和藻类在何种条件下结合以及具体是如何结合的这些问题尚未得到解答[4]。
筛选适应性强的微藻和细菌也是研究的热点。
微藻中富含着多种蛋白质,特别是糖蛋白,含有丰富的生物活性物质,可提高机体的免疫力[25]。
微藻中还富含油脂、维生素、矿物质、核酸及叶绿素等物质。
因此可以从处理废水后的微藻中获得一些高附加值的微藻产品、生物质燃料、动物饲料、有机肥料、高吸附性材料等副产品,使效益扩增、实现微藻的资源化。
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