藻菌共生系统处理污水的研究进展
藻类在环境污染治理中的应用及其作用原理
藻类在环境工程中的应用及其作用原理一、引言我国是个多湖泊国家,大于lkm2的天然湖泊有2300余个,湖泊总面积为70988km2,总贮水量为708亿m3,其中淡水贮水量为225亿m3,是我国最重要的淡水资源之一,具有水利防洪、通水供水及气候调节等多种功能,对社会和经济的发展起到了不可估量的作用,是人民生活不可缺少的宝贵资源.因此,湖泊水资源与我国的经济持续发展以及人民生活休戚相关.但自70年代以来,随着我国工农业的迅速发展和城镇化进程的加速,工业废水和生活污水排放量日益增加,加之人们环境意识淡薄,将湖泊用作工业废水、生活污水受纳场所和农业灌溉退水的归宿,最终导致了许多湖泊水体污染及富营养化.2004年中国环境状况公报指出,2004年监测的27个重点湖库中,满足II类水质的湖库2个,占7．5％；Ⅲ类水质的湖库5个,占1 8．5％；Ⅳ类水质的湖库4个,占14．8％；V类水质湖库6个,占22．2％：劣V类水质湖库lO 个,占37．0％.其中“三湖”太湖、巢湖、滇池水质均为劣V类,主要污染指标是总氮和总磷.大型湖泊如太湖、巢湖、洪泽湖、洞庭湖、鄱阳湖等因富营养化和水污染严重,导致一些水域已经失去其资源价值,无法利用,且情况仍在恶化,因此湖泊的治理成为当务之急.目前的污水处理工艺较多,可以根据不同的进水水质和处理要求选择相关的工艺.这些在工艺上各具特色的处理系统有一个共同的特征,即都需要比较繁杂的设备,较高的日常运行费用,复杂的管理维护操作,并且对微生物生存的环境条件十分敏感.因此,研究新的污水处理工艺成为必然.而此时藻类便得到了科学家、学者们的亲睐.一、藻类的介绍藻类泛指具同化色素而能进行独立营养生活的水生低等植物的总称.是一类有些也为,如的藻类.主要水生,无维管束,能进行光合作用.体型大小各异,小至长1微米的单细胞的,大至长达60公尺的大型.一些权威专家继续将藻类归入或植物样生物,但藻类没有真正的根、茎、叶,也没有维管束.一些藻类与其他真核生物一样有,有具膜的液泡和如线粒体,大多数藻类於生活过程中需要.用各种分子如叶绿素、、等进行光合作用.地球上的光合作用90％由藻类进行,据信在地球早期的历史上藻类在创造富氧环境中发挥重要作用.藻类植物的种类繁多,目前已知有3万种左右.藻类分布的范围极广,对环境条件要求不严,适应性较强,在只有极低的营养浓度、极微弱的光照强度和相当低的温度下也能生活.不仅能生长在江河、溪流、湖泊和海洋,而且也能生长在短暂积水或潮湿的地方.从热带到两极,从积雪的高山到温热的泉水,从潮湿的地面到不很深的土壤内,几乎到处都有藻类分布.大多数藻类都是水生的,有产于海洋的；也有生于陆水中的淡水藻.在水生的藻类中,有躯体表面积扩大如单细胞、群体、扁平、具角或刺等,体内贮藏比重较小的物质,或生有鞭毛以适应浮游生活的浮游藻类；有体外被有胶质,基部生有固着器或,生长在水底基质上的底栖藻类；也有生长在冰川雪地上的冰雪藻类；还有在水温高达80℃以上温泉里生活的温泉藻类.藻体不完全浸没在水中的藻类也很多,其中有些是藻体的一部分或全部直接暴露在大气中的气生藻类；也有些是生长在土壤表面或土表以下的土壤藻类.就藻类与其它生物生长的关系来说,有附着在动、植物体表生活的附生藻类；也有生长在动物或植物体内的内生藻类；还有的和其它生物营共生生活的共生藻类.总之,藻类的生活习性是多种多样的,对环境的适应性也很强,几乎到处都有藻类的存在.因此,将藻类应用到环境工程中的污水处理、环境净化方面具有相当大的可能性与研究空间.二、藻类在环境污染治理中的应用及其作用原理1.蓝藻基因工程在环境保护方面的应用11吸收重金属1996年美国的Erbe等将小鼠金属硫蛋白基因与报告基因ca t融合后转入聚球藻中, 提高了对重金属Cd2+ 的抗性; 小鼠金属硫蛋白和人肝脏金属硫蛋白已经分别被转进鱼腥藻PCC 7120和集胞藻PCC 6803中并成功表达,可用于改造重金属污染的土壤和水域并回收贵重金属离子.研究发现蓝藻基因组中的植物螯合肽合酶基因编码的植物螯合肽在对重金属解毒过程中扮演了重要的角色, 将此基因在大肠杆菌中表达后可以有效保护大肠杆菌对抗高温、重金属、高盐、杀虫剂和紫外线等的伤害.目前已有一批重金属抗性基因在细菌中表达成功, 如汞操纵子基因、镍转运蛋白基因、汞转运蛋白基因等.这些基因工程菌对重金属的耐受性明显增强, 其吸附容量和选择性吸附能力也有显着的提高.2降解农药鱼腥藻PCC7120可以降解卤代化合物林丹六氯环己烷, 六六六, 转有来源于pseudomona spaucimobilis的linA基因控制林丹降解的第一步的鱼腥藻PCC 7120降解林丹速度加快,并且降解受nir启动子的调控.另外, 表达42氯苯羟化酶的鱼腥藻PCC 7120能降解42氯苯和42碘苯 28.有机磷杀虫剂也可以被蓝藻降解, 甲基对硫磷在有氧、光合条件下可以被鱼腥藻PCC 7120还原转化.因此利用转基因蓝藻解决农药污染成为有希望的途径.1996 年日本的Suzuki等把真养产碱菌Alca ligenes eurtrophus的羧丁酸聚合酶基因转入聚球藻PCC 7942中表达后, 催化合成的聚羟丁酸PHB 是制造可降解塑料的原料.近年来, 中国科学院植物所、上海师范大学和有机化学所合作, 把高等植物光合作用中Calvin循环中三个酶: 果糖1, 6二磷酸酶、果糖1, 6 二磷酸酯醛缩酶ALD 和丙糖磷酸酯异构酶TPI的基因转入鱼腥藻PCC 7120中表达后,明显的提高了吸收和同化CO2 的能力, 希望以后在减少大气中温室气体含量中发挥作用.人们很早就认识到化石燃料是不可再生资源, 因此可再生能源的研究越来越受到人们的关注.除了传统的风能、水能、太阳能等, 生物燃料已经成为研究的热点.生物燃料包括用生物体生产氢气、甲烷、乙醇、生物柴油等, 其中氢气由于燃烧产物是水而成为最清洁的生物燃料.目前为了应对能源危机, 一些科学家正在寻找产氢的生物来制造清洁能源氢气, 蓝藻便是其中之一.目前应用蓝藻产氢还处于研究阶段, 一方面是继续筛选产氢率高的突变株, 另一方面就是有效利用基因工程技术对产氢相关酶基因进行改造, 从而改进生物产氢系统, 使蓝藻提供大量的清洁、高效的理想能源./O +硅藻强化新工艺在污水处理中的应用21A /O +硅藻土水处理新工艺介绍A /O +硅藻精土强化新工艺是利用硅藻土处理技术对传统A /O工艺的改进.用硅藻土处理池取代了传统工艺中的二沉池,首先提高了固液分离效率,降低了占地和投资;其次,不仅发挥了硅藻土物化处理的作用,还充分发挥了微生物载体的作用,提高生化处理效率;再次,系统产生的剩余污泥可通过硅藻精土处理池的自动排泥系统排出.与传统的A /O工艺相比,具有处理效果好、投资费用低、占地面积省等优点.图1典型的A /O +硅藻精土强化新工艺流程框图传统的A /O工艺是在一个反应池中划分为厌氧区和好氧区,只设一个终沉池,碳源物质由污水提供,既节省了外加药剂,又利用了反硝化过程去除了一部分污水中的有机物,节省了能耗.虽然A /O工艺在去除有机物的时候能一定程度上去除磷氮,但很难同时取得好的除磷脱氮效果,而且反应池容积较大,投资费用较高.而当A /O工艺与硅藻精土结合成一个组合工艺,就弥补了双方的不足.2A /O +硅藻精土强化新工艺的作用原理A /O +硅藻精土强化新工艺通过硅藻精土与微生物的协同作用 ,利用硅藻精土处理系统具有的絮凝、吸附和过滤等功能, 提高了对CODcr ,BOD5等有机污染物的去除率及脱氮效果；硅藻土回流至生化池后 ,由于硅藻土具有良好的生物相容性 ,可以作为一种优良的多孔生物载体 ,多种微生物大量富集和挂膜在硅藻土上 ,进一步提高生化系统的处理效果；硅藻精土作为微生物的载体以其巨大的比表面积 ,为微生物提供了一个很好的附着生长的空间；采用硅藻土处理池取代传统工艺中的二沉池 ,表面负荷提高近一倍 ,并提高了泥水分离的处理.目前A /O +硅藻强化新工艺技术以其特有的优点在中小型城镇污水处理领域中备受关注.3取得的成果随着 A /O +硅藻土水处理工艺技术在工程应用中的不断成熟 ,考虑到地区水资源短缺的普遍现象以及缺水地区对污水处理厂出水中水回用的迫切需求 ,江苏省嘉庆水务发展有限公司科研人员和江苏省环境科学研究院、永城市污水处理中心环保专家们经过反复试验论证 ,于 2007年提出了在该工艺中用由特殊材料制成的悬浮填料取代原有的悬挂纤维填料 ,就是生物浮动床 MBBR工艺 +硅藻精土强化工艺 ,它是 A /O +硅藻土水处理工艺技术的延伸.目前生物浮动床 MBBR工艺 +硅藻精土强化工艺已在工程实践中得到应用.本工艺具有以下优点:1处理效果稳定、效率高;2对水质水量的冲击负荷适应能力强;3占地面积小 ,投资省;4能耗低 ,运行费用低;5自控水平高 ,管理要求低 ,维护简便;6该工艺生化部分可采用全地埋式布置 ,故冬季低温对处理系统影响程度小 ,加上硅藻精土的作用不受温度的影响.因此处理系统可以确保冬季低温条件下的处理效果.7出水水质好 ,经过滤、消毒后可以作为中水回用于工厂生产用水、道路冲洗、农田灌溉和绿化.8可根据进水水质浓度的高低和水量的大小调整运行方式 ,降低运行费用.3、川蔓藻在环境修复中的应用3大量的生态学研究已经表明以川蔓藻种群为建群种的海草床对于环境具有极其重要的价值.川蔓藻具有较好的净化水体的功能.它通过与浮游藻类争夺水体营养盐、光照以及释放克藻的次生代谢产物来有效抑制藻类的过量生长,从而提高水体的透明度.因此在富营养化日益严重的河口海岸带恢复与重建川蔓藻具有重要的意义.川蔓藻对于环境变化的高度响应,有利于它在恶化水环境中的恢复与重建.如它对盐度和碱度的较强适应性,可能使它成为生境严重破碎的海岸湿地恢复与重建的先锋植物.2004 年 4 月,研究发现川蔓藻是我国天津滨海滩涂湿地发生次生演替的先锋植物,并首次将它用于以再生水为水源的滨海河道生态修复工程中.研究结果表明：川蔓藻能够在营养盐含量较高的再生水体中生长和繁殖,而且对于再生水体中无机营养盐的去除效果极好.它对于再生水体中的磷酸盐去除率达到 90 %～94 %,氨氮的去除率超过92 %～98 %.再生水河道水体中叶绿素 a 与川蔓藻的生物量呈显着的线性负相关,说明川蔓藻种群能够用于含盐量较高的滨海再生水的富营养化控制.近年来海岸资源调查结果表明,由于滨海城市经济迅速发展带来的河口海岸带的环境污染日益严重,我国华南地区的海草场的生态环境受到明显的威胁,华北渤海湾的大面积的海草场已严重衰退.因此迫切需要我们去了解我国海岸湿地生态系统中的植物资源和它们对于污染环境的适应与改变,并进行生态修复.3．固定化藻类细胞去除污水中N、P的应用4利用藻类处理污水始于20世纪60年代,利用污水培养藻类既可以廉价高效的去除污水中的N、P等污染物质,还可以产生大量的藻类生物量,这些生物量可以作为饲料、肥料或燃料等加以利用.用固定化藻类细胞处理污水具有藻类细胞密度高、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.1固定化藻类细胞去除N、P的原理藻类细胞能利用水体中多种无机氮和有机氮化合物作为氮源,利用二氧化碳和硝酸盐作为碳源进行光自养生长,被藻细胞吸收的硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐可以用于氨基酸和蛋白质等物质的合成.污水中磷酸盐的去除有两条主要途径：1在有氧的条件下,直接被藻细胞吸收,并通过多种磷酸化途径转化成ATP、磷脂等有机物；2在无氧的条件下形成磷酸盐沉淀.因此,藻类细胞可以用来去除污水中富集的N、P等营养物质,并以有机物的形式将储存在藻细胞中.而采用固定化技术可以大大提高藻细胞对N、P等营养盐的去除效率.2藻类细胞固定化技术藻类细胞固定化的基本方式有2种：吸附和包埋.吸附是将藻细胞附着在载体基质的表面；而包埋是将藻细胞包埋或封闭在载体的内部.其中,包埋是目前采用的主要方式.包埋载体可以采用人工合成的高分子聚合物,如聚乙烯基泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫、聚丙烯酰胺等：也可采用天然聚合物．如褐藻胶、角叉藻胶、琼脂、脱乙酰壳多糖等.包埋方法主要由包埋基质的物理和或化学性质决定.四、藻类在其他方面的应用1、高效藻类塘技术的研究进展5高效藻类塘HRAP,又名高负荷氧化塘.与传统稳定塘SP相比主要有以下几个方面的特征：1塘深较浅,一般为0．3～O．6m,而传统稳定塘的深度根据类型不同一般在O．5～2．0m不等；2有连续搅拌装置,促进塘内的污水与藻类完全混和,并推动水流作环型或螺旋型流动,流速在0．15～O．45rn／s,而传统稳定塘一般没有搅拌装置,只有曝气稳定塘中的曝气装置在曝气的同时起到混合塘内水体的作用；3停留时间较短,一般为4～10天,比传统稳定塘停留时间短7---10倍；4高效藻类塘一般分成几个狭长的廊道,所以廊道的宽度较窄,而传统稳定塘不设挡板没有狭长的廊道.高效藻类塘对污染物的去除主要是通过藻类和细菌的共同作用而完成的.塘内由于水深较浅,太阳光能直射到塘底,所以有利于藻类的新陈代谢.藻类在水中经筛选存活并大量自然繁殖,同时藻类间又相互粘结交联及通过与细菌的作用形成一种类似于活性污泥的可絮凝结构,称之为藻菌共体.塘内生长的藻类光合作用释放的氧供给好氧型微生物进行代谢活动,从而对有机污染物进行氧化分解,代谢产物C02又成为藻类光合作用所需的碳源,如此循环,使水质不断净化.高效藻类塘中藻类对污染物的去除起着直接和间接两种作用.直接的作用是藻类光合作用产生的氧供好氧菌降解有机物之用,同时为硝化细菌创造良好的好氧环境,有利于硝化作用的进行.另外,直接作用还包括藻类的生长繁殖过程中吸收氮、磷等营养盐,有利于氮、磷等污染物的去除.间接作用是藻类光合作用吸收C02,导致水中的pH值升高,从而有利于导致NH3的挥发和磷酸盐的沉淀.高效藻类塘高浓度藻类的光合作用使白天塘内的DO浓度保持在8～15mg／L之间,pH值也能达到8．O～9．5,从而形成了藻菌生长繁殖和污染物去除的有利条件.2冬季水网藻对源水水质的净化作用6水网藻是大型的网片状或网袋形缘藻, 其繁殖能力比形成水花的蓝绿藻更强, 在其生长的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长的高营养条件, 无法在水体中大量繁殖, 可达到以藻治藻的目的.水网藻还是一种营养价值极高的天然饵料.气候温暖的春夏秋季节,水网藻和刚毛藻生长速度快, 对氨氮和生化需氧量等水质指标有较高的去除率, 是净化水源水质的有效生态工程措施.三、总结藻类参考文献【1】席超王春梅施定基,蓝藻基因工程应用研究进展.中国生物工程杂志,2010,303：107【2】赵崇山田欣潘红霞, A /O +硅藻强化新工艺在中小型城镇污水处理中的应用总结.环境科学与管理,2010年3月第35卷第3期92、95页【3】王卫红季民,沉水植物川蔓藻的生态学特征及其对环境变化的响应.海洋通报,2006年6月第25卷第3期第18、19页【4】王起华张岚翠王冰,固定化藻类细胞去除污水中氮、磷的研究进展.工业水处理,2005年6月第25卷第6期第6、7页【5】陈广,高效藻类唐处理太湖地区农村生活污水研究.硕士学位论文,第4、5页【6】王朝晖林秋奇祀桑齐雨藻骆育敏,水网藻Hydrodictyonret reticulatum在不同环境条件下对氮磷的吸收能力.中国环境科学,1999,193：257。
水体中藻菌相互关系及其对藻类水华的贡献
水体中藻菌相互关系及其对藻类水华的贡献摘要：细菌在水体营养循环过程中的作用及其生态学意义的研究已经得到广泛重视，但细菌与藻类之间的营养关系尚无定论，它是水生态学家研究的热点问题之一。
通常认为，藻菌营养关系及其行为将随各种环境条件的波动而变化。
随着水体富营养化程度的日益严重，藻类过度繁盛引起的水华时有发生，细菌在水华的发生、发展、繁盛与消亡的全过程中的作用不尽相同，其群落组成亦复杂多变，其与藻类的关系在一定程度上可决定藻类水华的发展趋势。
关键词：藻类；细菌；水华水生生态系统中，藻类与细菌之间的关系已越来越引起科学家们的重视，二者之间的相互作用对整个系统的物质循环与能量流动起着举足轻重的作用。
一般认为，细菌对藻类的影响主要体现在两个方面，一方面细菌吸收藻类产生的有机物质，产生可被浮游生物（包括藻类）直接利用的营养物质，进而调节藻类的生长环境。
另一方面，细菌也可直接或者间接地抑制藻类的生长，甚至裂解藻类细胞，即所谓的杀藻。
藻类对细菌也有相似的两方面的作用。
一方面，藻类产生的大量有机质是细菌得以繁盛的底物。
另一方面，藻类与细菌之间对营养物质的利用也会存在竞争关系。
由于这些错综复杂的关系，使人们对研究细菌在湖泊水华的发生、发展、繁盛以及衰亡的整个过程中究竟起着什么作用以及作用机制产生了很大的兴趣，从而期望从微生物群落变化的角度为水华的发生机制以及水华的治理提供一些参考依据。
作为水体中的主要初级生产力，藻类对水体中营养元素的地球化学循环起着十分重要的作用。
目前，国内的研究多聚焦于浮游植物－浮游动物－鱼类这一食物链循环，而对微生物环和其它的物质循环过程则研究较少，微生物环主要指溶解有机碳－自由生活的异养细菌－原生动物－后生动物，在这一循环中，细菌在其中有着非常重要的影响，而溶解有机碳的主要来源又是藻类的分泌物或者是死亡的残体。
在水生态系统中，细菌不仅是分解者，也是生产者，当藻类繁盛时候，藻类会与细菌产生明显的对营养物质的竞争关系，但由于藻类分泌的物质又是细菌生长的底物，故它们之间也可能存在一种互相依赖的关系，即细菌会分泌胞外酶促进有机物质的降解，进而促发藻类的大量生长，而藻类的大量生长势必会产生更多的胞外分泌物质，主要以有机碳为主，此时细菌再加以利用和吸收，这样两者之间具有一种明显的互生关系，在藻类死亡后，其残体又是细菌生长的底物，同时细菌又可黏附在浮游植物的表面，利用藻类产生的有机碎屑营养进行自身的增殖活动。
水产养殖领域高效藻类塘技术的应用略述
2015年第7期（下半月）农民致富之友Nong Min Zhi Fu ZhiYou水产养殖领域高效藻类塘技术的应用略述蔡善元（安徽省六安市金安区城北乡农业技术综合服务站，安徽六安237158）科研◎水产渔业[中图分类号]S969[文献标识码]A[文章编号]1003-1650(2015)07-0286-01在水产养殖领域中运用高效藻类塘技术，具有净化效果好和占地面积少的优势。
在传统生物塘基础之上，运用该污水处理技术，能够对养殖水体进行净化，为水产的养殖创造适宜的环境。
再加上高效藻类塘技术净化水体的成本比较低，因此，受到水产养殖人员的青睐。
高效藻类塘技术的应用前景十分广阔，对该技术进行改进，使其更加完善，能够培育和发明优质的藻类。
1关于高效藻类塘技术高效藻类塘技术于二十世纪五十年代提出，是一种运用菌藻共生关系对污水进行处理的技术。
通过几十年的发展和研究，高效藻类塘技术为水生态系统调控以及管理提供了十分有效方法和途径。
与一般污水处理技术和措施相比较，藻类塘技术去除磷和氮的机率更高，水力的停留时间也比较短。
刘兴国，徐皓等人的研究结果表明，高效藻类塘技术能够提升水体PH以及溶氧，对有毒污染物进行有效降解，使重金属离子富集，还可以为其他的水生生物提供食物[1]。
在水处理中运用高效藻类塘技术，不仅成本低，还有利于生态健康。
近些年来，巴西、墨西哥、德国、美国、法国等诸多国家均已经在污水处理领域中运用高效藻类塘技术，并且已经取得很好的效果。
在水产养殖领域中运用高效藻类塘技术，能够有效净化水体。
在水产养殖富营养化水体净化处理过程中，藻类塘技术是一项具有很高效率、很强经济性的技术，高效藻类塘技术的运用，在一定程度上缓解了水资源紧张情况，解决了养殖水体污染问题。
2高效藻类塘技术的原理高效藻类塘技术运用水体里菌类和藻类的协同作用，通过菌、藻共生系统的形成，对污水进行净化和处理，高效藻类塘技术是一项高效生态修复的技术和手段。
水处理过程中常见的混凝除藻方法综述
水处理过程中常见的混凝除藻方法综述张利【期刊名称】《《中国资源综合利用》》【年(卷),期】2019(037)004【总页数】4页(P69-72)【关键词】传统混凝; 复合混凝剂; 新型混凝剂; 混凝联用技术【作者】张利【作者单位】上海伊世特科技管理有限公司上海201805【正文语种】中文【中图分类】TU991随着工业污水、生活废水等大量的产生，氮、磷等营养元素被排放至水体中，这使得越来越多的水体藻类爆发。
藻类爆发对人体产生了很多危害，藻类代谢产生的藻毒素被证实有致癌的风险。
因此，越来越多的技术被应用到除藻过程中。
除藻方式主要分为三大类，即化学除藻法、物理除藻法和生物除藻法。
物理除藻法主要有超声法、气浮法和膜处理法等[1-3]。
其中，物理方法面临着成本和人力问题。
而生物法除藻主要采用藻菌共生法，原理是利用能溶解藻的细菌或者病毒和藻类一起生长，抑制或降解藻类[4]。
藻类作为一种胶体，性质稳定且比重小，不易沉淀[5]。
而且，藻在代谢过程中能产生大量的有机物质（AOM），如藻毒素、消毒副产物前驱物等。
藻类的特殊性质和代谢产生的有机物会使得一些物理和生物方法作用有限。
在水处理中，化学除藻法还是主流的除藻方法。
混凝是水厂的基本处理单元，也是化学除藻中使用较多的方式。
本研究对混凝除藻的进展进行了总结，主要分为两个部分介绍，传统混凝除藻阶段和新的混凝除藻阶段。
1 传统混凝除藻传统混凝经常用到助凝剂，如聚丙烯酰胺，因为毒性问题，现在已经几乎不再使用。
无机低分子混凝剂主要有铁盐和铝盐，传统的无机混凝剂对藻类的去除效果差，要想达到理想的藻类去除效果，需要投加大量的混凝剂，对于藻细胞个数为2×106个/L的水体，需要投加30 ～50 mg/L 的铝或铁才能达到80%的去除率。
大量的铁盐投加会导致水体颜色加深并且导致污泥量的增加。
铝盐混凝被认为与老年痴呆病有关，而且《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）规定了饮用水的铝含量标准在0.2 mg/L 以下[6]。
微生物在水处理中的应用
微生物在水处理中的应用一、引言水是人类生活中必不可少的资源，而水质污染已经成为世界各地面临的重要环境问题之一。
针对水质污染的治理手段繁多，其中微生物技术在水处理中的应用日益受到关注。
本文将探讨微生物在水处理中的应用领域及其有效性。
二、微生物在污水处理中的应用1. 厌氧处理一种常见的微生物处理方法是利用厌氧菌降解有机废水。
厌氧菌能够在缺氧环境中分解有机物，生成甲烷气体和一些有机酸。
例如，厌氧消化池是一种广泛应用的厌氧处理系统，它可以将污水中的有机物质转化为能源。
2. 好氧处理好氧微生物的应用主要通过生物膜法来进行。
这种方法通过利用厌氧条件下形成的生物膜，在生物膜上形成良性微生物菌群，通过氧化分解有机物质。
好氧微生物处理技术被广泛应用于城市污水、工业废水等领域。
三、微生物在饮用水处理中的应用1. 脱氮脱磷技术氮、磷是水体中的主要污染物之一，过量的氮和磷会导致水体富营养化。
微生物脱氮脱磷技术通过利用特定的微生物菌种进行处理，将水中的氮、磷转化为固体物质沉淀，从而实现水体中氮、磷的去除。
2. 藻类处理技术藻类是一类具有高度吸附能力的微生物，能够吸附水体中的重金属离子、有机物等污染物。
因此，利用藻类进行水体处理已经成为一种重要的技术手段。
藻类处理不仅可以去除水体中的有害物质，还能实现对水体的富氧、澄清等效果，是一种环保、高效的水体处理方法。
四、微生物在工业废水处理中的应用1. 重金属处理工业废水中常含有高浓度的重金属离子，这些离子对环境和人体健康都具有一定威胁。
微生物技术可以通过利用某些微生物菌株对重金属离子具有高度的吸附和蓄积能力，从而实现对重金属的脱除。
2. 有机废水处理许多工业生产过程会产生含有有机物质的废水，这些有机物质具有较高的生物降解性。
利用微生物处理技术可以通过合理地培养特定的微生物菌种，将有机物质稳定地转化为无害的物质。
五、微生物在水体净化中的未来发展随着科技的不断进步，微生物在水处理中的应用领域将持续扩大。
硝化细菌对铜绿微囊藻生长的影响
硝化细菌对铜绿微囊藻生长的影响高杨;宋志文【摘要】细菌和藻类共同参与水生态系统中的营养再生和物质循环,研究菌藻之间的关系对调控水生态系统具有重要的意义.本研究通过菌藻共同培养,研究硝化细菌在不同环境条件下对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响.结果表明,108 cells/mL和 109 cells/mL的硝化细菌对铜绿微囊藻有微弱的抑制作用,10 d后处理组与同期对照相比分别下降了12.5%和15.0%;107 cells/mL的硝化细菌对铜绿微囊藻的生长没有抑制作用.不同环境条件下(温度、光照、pH值、盐度和DO)硝化细菌对铜绿微囊藻的抑制作用存在差异:较高温度下,抑制作用较小;低强度光照能使抑制作用增强,500 lx条件下菌藻共培养10 d后处理组与同期对照相比下降了17.2%;偏碱性条件下,抑制作用较小;高盐度下没有体现出一定的抑制作用;较高DO下,抑制作用较小.【期刊名称】《河北渔业》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】5页(P9-12,27)【关键词】硝化细菌;铜绿微囊藻;菌藻关系;生态系统;抑制作用【作者】高杨;宋志文【作者单位】青岛理工大学,环境与市政工程学院,山东,青岛,266033;青岛理工大学,环境与市政工程学院,山东,青岛,266033【正文语种】中文在水环境中，细菌和藻类是广泛存在的生物种类，它们作为生态系统中的成员共同参与生态系统的构建，对水生态系统的营养再生和物质循环有着重要的作用[1]。
水生态系统中细菌和藻类之间关系复杂，既存在互生、共生，也可以通过竞争营养和空间相互抑制。
因此，研究菌藻之间的关系对调控水生态系统具有重要的意义。
硝化细菌是水生态系统中常见的微生物类群，由其完成的硝化作用能够把氨转化为亚硝酸盐，再进一步把亚硝酸盐转化为硝酸盐，是含氮物质矿化的重要步骤，对水生态系统中的氮素循环起着非常重要的作用[2-4]。
水处理生物学课后题参考答案
《水处理生物学》课后思考题第一章绪论1 "水处理生物学"的研究对象是什么？"水处理生物学"研究的对象主要集中在与水中的污染物迁移、分解及转化过程密切相关的微生物、微型水生动物和水生/湿生植物，特别是应用于水处理工程实践的生物种类。
细菌等原核微生物在水处理工程中通常起着关键的作用，是水处理生物学研究的重点。
2 水中常见的微生物种类有哪些？水中的主要微生物分为非细胞生物（病毒）和细胞生物两种类型。
在细胞生物中又分为古菌、原核生物（如细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等）、真核生物。
真核生物又可细分为藻类、真菌（如酵母菌、霉菌等）、原生动物（分为肉足类、鞭毛类、纤毛类）、微型后生动物。
3 微生物有哪些基本特征？为什么？微生物除了具有个体微小、结构简单、进化地位低等特点外，还具有以下特点：（1）种类多。
（2）分布广。
微生物个体小而轻，可随着灰尘四处飞扬,因此广泛分布于土壤、水和空气等自然环境中。
土壤中含有丰富的微生物所需要的营养物质，所以土壤中微生物的种类和数量很多。
（3）繁殖快。
大多数微生物在几十分钟内可繁殖一代，即由一个分裂为两个。
如果条件适宜，经过10h就可繁殖为数亿个。
（4）易变异。
这一特点使微生物较能适应外界环境条件的变化。
第二章原核微生物1 细菌的大小一般是用什么单位测量的？细菌的大小一般只有几个μm，故一般用μm测量。
2 以形状来分，细菌可分为哪几类？细菌的形态大致上可分为球状、杆状和螺旋状（弧菌及螺菌）3种，仅少数为其他形状，如丝状、三角形、方形和圆盘形等。
球状、杆状和螺旋状是细菌的基本形态。
自然界中，以杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。
4 什么是革兰氏染色？其原理和关键是什么？它有何意义？1884年丹麦病理学家Hans Christian Gram提出了一个经验染色法，用于细菌的形态观察和分类。
其操作过程是：结晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脱色，最后用蕃红或沙黄复染。
溶藻细菌及溶藻化合物研究进展
溶藻细菌及溶藻化合物研究进展焦彦凯;严小军;李小兵【摘要】生物治理有害藻华因其具有无毒、高效、专一性强等特点,已成为富营养化水体治理的研究热点.本文从溶藻细菌种类、溶藻机制和溶藻化合物等三个方面对近十年已报道的溶藻细菌及其化合物的研究进展进行了归纳和总结,并探讨了溶藻细菌工业化应用研究中遇到的问题及其原因,据此提出了建议以期促进溶藻细菌的工业化应用研究.【期刊名称】《工业微生物》【年(卷),期】2018(048)004【总页数】7页(P56-62)【关键词】溶藻细菌;有害藻华;生物治理;溶藻机制;溶藻化合物【作者】焦彦凯;严小军;李小兵【作者单位】宁波大学应用海洋生物技术教育部重点实验室,浙江宁波315211;宁波大学应用海洋生物技术教育部重点实验室,浙江宁波315211;石家庄学院化工学院,河北石家庄050035【正文语种】中文过去几十年来，有害藻华(HABs)对渔业、旅游业、生态系统和公众健康带来了越来越严重的负面影响[1]。
HABs会导致水体颜色和气味的不良变化、鱼类的大规模死亡和滤食性动物的有毒污染，同时也严重影响了消费者的生活质量[2]。
为了有效的控制HABs，研究者推出了许多措施，包括化学、物理和生物学方法[3]。
化学方法通常需要利用金属[4]、光敏剂[5]、除草剂[6]和其他化学品破坏藻类的正常代谢来杀死藻细胞；物理方法通常需要借助超声[7]、膜过滤[8]、吸附[9]等技术来杀死藻细胞；生物学方法通常只需要利用自然生态中的水生动物、植物和微生物等杀死藻细胞。
其中，虽然化学和物理方法在一定程度上可以有效去除藻细胞，但是成本较高，且容易造成二次污染。
因此，具有无毒、高效、专一性强等特点的生物学方法有着明显的优势，已成为研究的热点。
溶藻微生物因其具有易于繁殖、溶藻效果好和特异性强等特点而备受关注，成为最具潜力的生物控藻方法[10]。
国内对于溶藻细菌的研究虽然起步较晚，但是发展较为迅速，受到了越来越多研究人员的关注[11]。
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传统的地表水的处理工艺，去除速率较低，包括生态浮床 （EFB）、人工湿地（CW），大型水生植物池塘等。EFB 和 CW 的营 养物去除性能在各季节波动很大，需要较长的保留时间，而功能 性微生物生物通常无法满足要求。相对较高的剩余营养物浓度 不符合地表水质量标准，因此需要开发高效去除污染物的工艺。 本文介绍藻菌共生系统的概念及污染物去除机制，为进一步开 发附着的藻菌共生系统提供基础和指导。
1 藻菌共生系统介绍
藻菌共生系统需要适当的载体和生物反应器维持系统的正 常生长。具有粗糙表面或多孔结构的材料（例如棉片、玻璃纤维 和尼龙网）可以有效促进藻菌共生体的附着。到目前为止，已经 开发了几种使用附着的藻菌共生体系的光生物反应器。
藻类草坪洗涤器 （ATS） 已成功应用于商业规模的河水、农 业、水产养殖和生活污水处理。然而，藻类细菌生物质必须安装 在地表水的顶层，这限制了 ATS 的发展前景。对于螺旋状生物反 应器来说，独特的螺旋结构可以在有限的空间内延长水与共生 系统的接触时间。然而，管道容易被生物量过度增长阻塞，这是 该光生物反应器在长期和大规模应用中的主要缺点。
叶资源节约与环保曳 2018 年第 11 期
藻菌共生系统处理污水的研究进展
吴珈祺 （成都市第八中学 四川成都 610000）
摘 要：为改善水质袁需要开发高效经济的污水处理 技术袁实现地表水中污染物的去除遥 微藻菌共生体系有望 从废水中去除污染物遥 本文总结了附着的藻菌共生系统 的基本原理和状态袁 最后并对藻菌共生系统的发展前景 提出展望遥
2 藻菌共生净化污水机制
藻菌共生系统通过复杂的相互作用去除污染物，包括无 机 养 分 和 金 属 离 子 的 吸 收 、硝 化 和 反 硝 化 、氨 的 挥 发 、厌 氧 氨 氧化等。 2.1 藻菌共生系统去除氮素机制
同化是主要的无机氮去除机制。硝酸盐或亚硝酸盐被还原 成氨氮，并进一步合成氨基酸，而氨氮可以被微藻直接同化。除 了同化之外，还有氨的挥发、硝化和反硝化。硝化作用是将氨氧 化成亚硝酸盐，然后通过氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）
关键词：藻菌共生曰脱氮曰除磷曰污水处理
引言
自 20 世纪中叶以来，由人为活动过多引起的地表水污染已 对全球水资源可持续性和生态安全产生了严重威胁。中国的 IV 级地表水水质标准要求地表水（如湖泊和水库）的总氮和总磷水 平分别低于 1.5 和 0.1mg/L，III 级要求总氮和总磷分别小于 1.0 和 0.05 mg/L。
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有机磷可以通过细菌分泌的细胞外酶水解成磷酸盐，然后 按照上述途径去除。与无机形式相似，有机磷可以与胞外聚合物 的官能团结合，吸附到藻菌共生体系上，然后进一步转化。 总体 而言，藻菌共生体系提供了多种除磷途径。
结语
藻菌共生体系去除污染物受到多种因素的影响，虽然这些 方面都取得了相当大的进展，但仍然存在重大的实际挑战。其中 包括共生体组成的变化，系统性能控制不佳，以及地表水中普遍 存在污染物浓度低和去除效率低的问题。基于藻菌共生体系的 优势和最近取得的进展，藻菌共生体系已成为从地表水中去除 污染物的有效技术。 参考文献 [1] 王万宾, 胡飞, 孔令瑜, 等. 人工湿地脱氮除磷基质的吸附能 力及其影响因子[J]. 湿地科学, 2016, 14(1):122-128. [2] 杨本亮, 毕学军, 葛文杰, 等. 同步硝化反硝化强化黑水处理 系统脱氮性能研究[J]. 水处理技术, 2017(11):116-120. [3] 刘玉环, 黄磊, 王允圃, 等. 大规模微藻光生物反应器的研究 进展[J]. 生物加工过程, 2016, 14(1):65-73. [4] 金赞芳, 龚嘉临, 施伊丽,等. 沉积物-水界面氮的源解析和硝 化反硝化[J]. 环境科学, 2017, 38(4):1423-1430. [5] 赵弋戈, 郑平. 厌氧氨氧化体的组成、结构与功能[J]. 微生物 学报, 2016, 56(1):8-18. [6] 王书永, 钱飞跃, 王建芳, 等. 有机物对亚硝化颗粒污泥中功 能菌活性的影响[J]. 环境科学, 2017, 38(1):269-275. [7] 李晓佳, 王然登, 荣宏伟, 等. 生物除磷颗粒污泥去除 Pb2+的 效能机制[J]. 化工学报, 2018(4). [8] 彭党聪, 樊香妮, 张玲, 等. 温度对生物除磷系统微生物种群 关系及动力学的影响[J]. 环境工程学报, 2017, 11(4):2091-2096.
和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）氧化成硝酸盐。反硝化作用是将硝 酸盐还原成亚硝酸盐，然后通过在水生环境中缺氧的条件下反 硝化细菌来生成氮气。厌氧氨氧化细菌和好氧反硝化细菌 （ADB）在完全好氧或厌氧条件下能够直接脱氮。此外，通过亚硝 酸盐的短程硝化和反硝化也可以有效脱氮。有机氮（如氨基酸和 蛋白质）可以分解为氨，称为氨化或矿化反应。 2.2 藻菌共生系统去除磷机制