科技前沿
菌藻共生系统处理污水的生长方式
悬浮型菌-藻共生系统主要是利用细菌和微藻分散于废水中，两者相互作用达到去除污染物的效果。最早提出具有菌-藻共生特性的高效藻塘具有一定的代表性。在国内外均有较多的研究。原理是通过在原有传统稳定塘的基础上添加微藻、细菌等微生物提高处理废水的能
力，并且可达到去除水体的有害病菌的效果。S. Araki 等研究发现高效藻类塘能去除超过97%的隐孢子虫卵囊。国内外具有大量的有关高效藻塘处理废水的研究。李旭东等利用高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水进行了实验，COD平均去除率70％以上。氨氮的
去除效果好，平均去除率为 93％，总磷平均去除率50％左右。
固定型菌-藻共生系统是在悬浮型基础上发展起来的。一种是利用菌、藻易于附着在载体的特性，将菌、藻接种在特定的载体上形成菌-藻生物膜的载体固定法。一种为载体固定法，通过在载体上接种菌、藻，在载体上生长形成光合生物膜利用膜结构对废水进行处理的一
种方式。最早的载体固定技术水力藻类床(ATS)，利用倾斜渠道上,培养附着的细菌、藻类构成菌-藻共生系统。Rupert J 等运用 ATS 对美国加州帕森市二级处理废水除磷去除量达到(0.73±0.289) g·m-3·d-1。随着菌藻共生理论的发展，近年来光生物膜反应器发展迅速。
张正红等采用活性污泥、光合细菌和小球藻组成的菌藻共生序批式生物膜反应器（SBBR）对猪场沼液进行了净化处理，COD、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为92.16%±0.82%、97.98%±0.53%、87.95%±0.55%和 84.25%±0.45%。载体固定法形成的菌藻生物膜
处理污水具有一定的优势，驯化接种的菌藻在反应器微环境下有利于基质的传递，但在运行过程中存在生物膜易从载体上脱落，受流流速条件影响等问题。
另一种利用细胞固定化技术采用包埋材料将菌藻固定的包埋材料固定法，这两种方法更有利于后期回收微藻，同时增加了单位面积的生物量。其中包埋材料固定法采用的包埋材料主要有海藻酸钙、卡拉胶、琼脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇（PVA）、复合载体等。傅海燕
等利用3种（(海藻酸钠、PVA、复合载体）不同的包埋材料对比分析研究包埋材料、菌藻包埋形式，通过分别将小球藻和栅藻与活性污泥固定成菌藻共生系统，制成菌藻凝胶小球，单独菌、单独藻的凝胶小球，用于处理人工污水。结果表明复合载体固定的菌藻共生系统
氮磷去除效果最好，PVA 载体的脱氮除磷效果次于复合载体优于海藻酸钠；严清等用海藻酸钠作为包埋材料将活性污泥与小球藻固定，通过初步实验确定最佳污泥包埋量，实验结果显示固定化菌-藻对 NH4+-N 和 PO43-P的去除率分别达到 97.09%和 88.69%。虽然
相比于悬浮型菌-藻共生系，包埋材料固定法，具有易于分离收集等优点，但包埋材料成本过高、材料具有一定的抑光性、包埋材料使用时间不宜过长长时间使用会造成材料分解，产生有毒物质影响菌-藻共生的代谢生长、对于细胞固定技术的要求高等，限制了包埋固定
型菌-藻共生系统的推广。在一些特种废水处理中应用固定菌-藻法处理具有一定的优势，例如禽畜养殖废水具有大量高负荷有机物及 Cu2+、Cr6+、Zn2+等重金属离子特点，应用固定型菌藻共生系统处理养殖废水是不错的选择。Wang等[93]采用海藻酸钠包埋固定微
囊藻和硝化细菌处理养猪场高、低浓度的沼液都具有良好的效果，高浓度下氨氮、总磷和 COD 去除率分别达到 90.77%、76.10%和 70.13%，低浓度下氨氮、总磷和 COD 去除率分别达到 77.41%，69.02%、和 55.07%。并且有研究发现菌-藻固定化系统可通过菌藻
自身的吸附、富集等过程完成对重金属污染物的去除。王亚飞等通过调节配合比，在最佳配合比条件下固定化菌藻对锌离子的去除率达到了 90.5%。目前该项技术最关键的是固定化载体材料的选择，具体要求是制备的固定化小球成本低、易于成形、固定化时间短、抗
冲击能力好，还要求小球的基质具有通透性、物理及化学稳定性好等特性，而且固定化过程中及固定化后对微生物无毒。
许多研究已经表明菌藻共生对污水中氮磷污染物的去除潜力，且相比于常用生物处理技术更具优势，如不需要外加碳源和曝气,不产生污泥等。面对温室效应的日益加剧，微藻通过光合作用过程吸收固定二氧化碳还有助于减少二氧化碳的排放，对温室效应的控制和我国
碳中和碳达峰目标的实现具有重要意义。微藻细胞含有丰富的脂质和蛋白质，微藻生物质是生物柴油和动物饲料的理想原料，此外，微藻生物质含有丰富发氮磷营养元素，还可以作为商品化的生物肥料。因此，菌藻共生处理技术是一项十分具有应用前景的污水处理技
术。
研发中心：孙娜
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