固定化藻菌对珍珠蚌养殖废水中TN和TP去除效果的影响

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。

《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。

固定化藻菌对水产养殖废水氮、磷的去除效果邹万生;刘良国;张景来;杨品红;尹富士【摘要】对比研究了藻菌混合包埋(MI)和藻菌分层包埋SI1(藻外菌内)、SI2(藻内菌外)固定化藻菌对养殖废水中氮、磷的去除效果,以及光照、温度对3种处理脱氮去磷的影响.试验结果表明,在设计条件下处理72 h MI与SI2对氮的去除率分别为91.20%和90.77%,显著高于SI1.MI与SI1的去磷效果显著强于SI2,处理72 h后2者对磷的去除率分别为90.31%和84.78%,SI2仅为32.09%.当[光]照度＜6 000 lx时,SI2氮去除率在88%以上,显著高于MI与SI1;[光]照度＞6 000 lx时,SI2与MI对氮的去除率均高于89%,显著高于SI1.MI与SI1对磷的去除率在85%以上,显著高于SI2.MI、SI1、SI2去除氮、磷的最佳温度为20～30 ℃.【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷),期】2010(026)006【总页数】5页(P574-578)【关键词】混合包埋;分层包埋;固定化藻菌;水产养殖废水;氮;磷;去除率【作者】邹万生;刘良国;张景来;杨品红;尹富士【作者单位】湖南文理学院生命科学学院,湖南,常德,415000;中国人民大学环境学院,北京,100872;湖南文理学院生命科学学院,湖南,常德,415000;中国人民大学环境学院,北京,100872;湖南文理学院生命科学学院,湖南,常德,415000;中国农业科学院植物保护研究所,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】X703.1藻菌固定化(algae-bacteria immobilization,AB I)技术是一门从生物技术领域延伸开来的新兴技术,它主要是利用菌和藻的协同作用,通过适当的技术处理来净化被污染的废水,以去除废水中的污染物质。

由于其具有较高微生物浓度、易于固液分离、不易受毒物影响、剩余污泥量少等优点,目前在污水处理方面得到比较广泛地应用[1-6]。

藻菌固定化去除污水中氮磷营养物质的初步研究近几十年来，由于人类活动的不断加剧，环境污染更加严重。

污水中的氮、磷元素是引起污染的主要原因之一，亟需寻找有效的去除方法，以减少污染。

藻菌固定化技术是将活性物质结合在植物或生态基底上的一种新型生态技术，把其应用于污水处理，清除污水中的氮、磷元素，可以有效地降低污染，从而消除环境污染的后果。

为了研究藻菌固定化技术在污水中氮磷营养元素的去除特性，本实验采用藻菌固定化技术，研究氮磷在污水中的去除效率。

实验中，应用了不同类型的藻、菌等生物体，以确定藻菌固定化技术在污水中氮磷营养物质的去除效率。

实验结果表明，植物藻菌固定化技术可以有效地去除污水中的氮磷营养物质，从而减少环境污染。

实验中植物和菌种类的不同，对氮磷去除效率也存在很大的影响，通过不断尝试可以找到最佳组合，以达到最大的去除效果。

本项实验结果显示，藻菌固定化技术可以有效地去除污水中的氮磷营养物质，从而起到减少环境污染的作用。

藻菌固定化技术有助于减轻人类活动造成的环境污染，并有助于构建生态环境，保护环境质量和可持续发展。

然而，藻菌固定化技术也有一些缺陷，如去除效率受水质的影响很大，如果设计不当也容易出现局部污染的现象。

另外，目前藻菌固定化技术的成本较高，需要更多的研究来降低成本，以使得技术更具有经济效益。

本研究是一项初步研究，只是概括地研究了藻菌固定化技术在污水处理中清除氮磷营养物质的效果。

未来，必须采取更多的实验和技术改进，以进一步开发藻菌固定化技术，使之更具有通用性，更有效降低污染。

综上所述，藻菌固定化技术是一种新型的污水处理技术，它可以有效地去除污水中的氮磷营养物质，从而降低环境污染。

未来，必须有更多的实验和技术改进，使其更为经济和有效。

固定化光合细菌对水体富营养化的去除效果常会庆;王世华;寇太记【摘要】为了探索对富营养化水体的微生物修复方法,采用固定化光合细菌进行人工模拟的富营养化水体处理试验.试验结果表明,接种固定化光合细菌比对照可明显地降低水体中的养分.19d的处理时间,TN、NH4-N、NO3-N、TP和COD的去除率分别达到了65.94%,79.84%,78.80%,62.95%,78.06%,并且接种光合细菌对水体中的藻类也起到一定的抑制作用.接种光合细菌增加了水体的DO和pH值,同时也提高了硝化率以及光合细菌数,而水体中这些因素的变化都与水体中养分的去除效果密切相关.因此富营养化水体修复中接种固定化光合细菌可以起到去除养分的目的.【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2010(026)003【总页数】4页(P64-67)【关键词】富营养化;固定化光合细菌;养分去除【作者】常会庆;王世华;寇太记【作者单位】河南科技大学农学院,河南,洛阳,471003;河南科技大学农学院,河南,洛阳,471003;河南科技大学农学院,河南,洛阳,471003【正文语种】中文【中图分类】X171近年来,地表水体富营养化的进程已经成为人们关注的问题之一[1],中国地表水体富营养化问题尤为突出,已威胁到饮用水的供应和安全,即便在水源丰富的地区也由于水质的下降导致淡水缺乏。

美国2048个水体中,大约有61%的水体TN、TP含量没有达到EPA标准[2]。

我国污水处理厂的N、P排放标准(GB18918—2002)分别为15mL/L和1.5mL/L,也已经超出地表三类水质要求的30倍。

如果这些污水没有进行深度处理就直接排出,势必导致受纳水体富营养化现象的发生,甚至会引起许多位于较偏僻山区作为饮用水源地的水库发生富营养化现象[3-4]。

因此,发展新的、投资较低的技术来去除污染水体中过量的养分是必要的,以便重新建立起一个健康并具有自净能力的水生态系统。

藻菌固定化去除污水中氮磷营养物质的初步研究近年来水污染的严重性日益加剧，致使水体的生态平衡受到严重的破坏，其中氮磷营养物质的持续超标是水污染的其中一个主要因素，如何有效的及时的去除氮磷营养物质成为当今水污染治理的一项重要任务。

藻菌固定化技术正成为当今水污染治理的研究热点，特别是在去除氮磷营养物质方面具有广泛的应用前景。

1.菌固定化技术的定义藻菌固定化技术，简称藻固技术，是一种利用藻类固定化技术来提高污染物的去除效率的技术，其藻类的固定化过程可分为三个部分：生物除藻、物理除藻和化学除藻。

2.菌固定化技术的历史藻菌固定化技术发展于20世纪60年代，由日本学者发明，当时日本出现了严重的水污染现象，藻菌固定化技术被认为是一种有效的污染物去除技术，当时日本就开始研究藻菌固定化技术，并得到了一定的成果。

3.菌固定化技术的特点藻菌固定化技术的特点在于能够利用藻类的生物特性有效的去除水中的污染物，同时又可能利用其生长促进污染物的去除，具有净化效率高、运行成本低、操作方便、投资少、无毒无害、运行稳定可靠等特点。

4.菌固定化技术在氮磷营养物质去除方面的应用氮磷营养物质是水污染的重要因素，而藻菌固定化技术可以有效的去除污水中的氮磷营养物质。

氮磷营养物质的去除有两种方式：一是利用藻类的生理特性吸附氮磷营养物质；二是利用藻类的生物代谢作用降解氮磷营养物质，使其变成更容易去除的物质，以此可有效的减少污水中的氮磷营养物质含量，从而有效的达到净化水体的目的。

5.菌固定化技术对污水治理的作用藻菌固定化技术在污水治理中可以大大提高水污染物的去除率，同时不会产生副产物，不仅能去除氮磷营养物质，还可以净化重金属、有机物等污染物。

藻菌固定化技术还可以作为污水处理技术的一部分，使污水更好地去除污染物，从而有效的保护水体环境。

6.论藻菌固定化技术是一种有效的污染物除藻技术，特别是在去除氮磷营养物质方面具有广泛的应用前景。

经过多年的发展和实践，藻菌固定化技术已经成为当今水污染治理中不可或缺的一种技术，藻菌固定化技术可以有效的达到净化水体的目的，更多的研究需要从优化固定化条件和藻类选择方面着手，以更好的发挥藻菌固定化技术的潜力，从而为改善水质污染做出贡献。

Water Pollution and Treatment 水污染及处理, 2021, 9(4), 155-165 Published Online October 2021 in Hans. /journal/wpt https:///10.12677/wpt.2021.94019藻菌包埋固定条件优化及对污水中氮磷去除率的影响李安琦，马晓君，安晓倩，刘志媛，王永强*海南大学海洋学院，海南 海口收稿日期：2021年9月14日；录用日期：2021年10月14日；发布日期：2021年10月22日摘 要本研究以不同配比的海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)为复合载体材料制备包埋藻菌的凝胶球，首先以凝胶球的抗压强度和机械强度为指标筛选最佳配方为PVA 5%:SA 1.5% = 1:1.5。

以优选配方包埋热带海域筛选的广盐性小球藻Chlorella sp. HNC11和假单胞菌，以及活性污泥，测定几种固定化微生物小球对模拟污水中4NH -N +和TP 的去除效率。

研究结果表明，固定化藻球、固定化菌球和固定化藻–菌复合球在6小时内，三种固定化小球均显著降低了富氮磷水体中的N/P 。

配方I (4% PVA 和1.5% SA 的比例为1:1.5)制备的藻球和配方III (5% PVA 和1.5% SA 的比例为1:1.5)制备藻–菌球表现出最高的4NH -N +去除效率，6小时去除率为8.99%，TP 去除效率分别为71.27%和73.02%。

以配方I 制备的菌球表现了最高的TP 去除率，为73.93%。

关键词藻菌共生体系，固定化，包埋技术，铵氮去除率，总磷去除率Effects of Optimized Encapsulation Formulations of Microalgae and Bacteria on the Nitrogen and Phosphorus Removal from WastewaterAnqi Li, Xiaojun Ma, Xiaoqian An, Zhiyuan Liu, Yongqiang Wang *Oceanographic Institute, Hainan University, Haikou Hainan Received: Sep. 14th , 2021; accepted: Oct. 14th , 2021; published: Oct. 22nd , 2021*通讯作者。

固定化菌-藻体系净化水产养殖废水的研究的开题报告
一、选题背景
水产养殖业是我国重要的经济来源之一，但其废水排放问题加剧了水体污染。

传统的水处理方式可能存在高成本、耗能大等问题，因此需要寻找一种更加可行且效果良好的处理方法。

目前，固定化菌-藻体系已被广泛研究作为水体污染的处理方法，并取得了良好的效果。

本研究旨在深入探究固定化菌-藻体系在水产养殖废水净化中的应用。

二、研究目的和意义
本研究的主要目的是探究固定化菌-藻体系在水产养殖废水净化中的应用，对于解决水产养殖业废水排放问题具有重要意义。

同时，本研究还意在为固定化菌-藻体系在水体污染治理方面的研究提供一定的参考价值。

三、研究内容和方法
本研究主要包括以下内容：
1. 固定化菌-藻体系的种类及选择；
2. 固定化菌-藻体系的培养条件及培养方法；
3. 固定化菌-藻体系对水产养殖废水的净化效果及机理分析；
4. 净化后的水质检测。

本研究的方法包括文献调研、实验室模拟试验和现场试验等。

四、研究预期结果和创新点
本研究预期实现以下结果：
1. 筛选出适合水产养殖废水处理的固定化菌-藻体系；
2. 确定固定化菌-藻体系的最佳培养条件及培养方法；
3. 提高水产养殖废水处理的效率及净化效果。

本研究的创新点主要体现在以下几点：
1. 探究固定化菌-藻体系在水产养殖废水处理中的应用；
2. 分析固定化菌-藻体系对水产养殖废水的净化机制；
3. 提供水产养殖废水治理的可行方案。

五、论文结构
本研究论文的结构主要包括：绪论、文献综述、固定化菌-藻体系的选用、方法与材料、实验结果及分析、结论与展望等。

固定化藻类对海水养殖废水中氨氮•无机磷的净化效果作者：张雪戴媛媛韩现芹高燕来源：《安徽农业科学》2017年第07期摘要 [目的]明确固定化藻类技术应用于净化海水养殖废水的可行性。

[方法]采用海藻酸钙凝胶包埋固定的方法，将培养至对数末期的普通小球藻进行固定，制备3、4、5 mm不同粒径的固定化藻球，比较悬浮藻与不同粒径固定化藻球对海水养殖废水中氨氮和无机磷的去除率及微藻的生长特性。

并选择直径为4 mm的藻球、空白胶球、悬浮藻液分别按10%和15%的填充率投放入海水养殖废水中，研究不同填充率条件下藻球对海水养殖废水中氨氮和无机磷的净化效果。

[结果]4 mm固定化藻球对海水养殖废水中氨氮、无机磷的去除率较高，填充率为15%条件下去除效果更佳，但藻细胞生长被延缓。

[结论]该研究可为固定化小球藻处理海水养殖废水的工厂化应用提供科学依据。

关键词固定化藻；海水养殖废水；NH+4-N；PO3-4-P；去除率中图分类号 S949 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）07-0047-03Research on Purification Effect for Nitrogen and Phosphorus in Mariculture Wastewater by Immobilized AlgaeZHANG Xue， DAI Yuan-yuan， HAN Xian-qin et al（Tianjin Bohai Sea Fisheries Research Institute， Tianjin 300457）Abstract [Objective] The feasibility of the application of immobilized algae technology in the purification of mariculture wastewater was explored. [Method] Different diameter size of algae ball as 3， 4， 5 mm was made from the immobilized Chlorella vugaris training to the end of logarithm with the method of embedding fixed calcium alginate gel，different diameter size algae ball with suspended algae on removal rate of ammonia nitrogen and inorganic phosphorus and the growth characteristic of the algae cell in mariculture wastewater were compared. And choosing the 4 mm diameter algae ball， putting them into the mariculture wastewater with blank plastic ball and suspended algae respectively according to the filling rate of 10% and 15%， the purification efficiency of ammonia nitrogen and inorganic phosphorus in aquaculture wastewater was studied. [Result] The results showed that the removal rate of nitrogen and phosphorus was higher under the condition of the immobilized algae ball in 4 mm diameter size and 15% filling rate in mariculture wastewater， but the growth of algae cells in fixed algal ball was delayed. [Conclusion] The study can provide scientific basis for factory application of the treatment of mariculture wastewater by immobilized algae technology.Key words Immobilized algae；Mariculture wastewater；NH+4-N；PO3-4-P；Removal rate微藻固定化技术是利用载体将藻类细胞固定，形成固定化藻类系统，该系统不仅不溶解于水，并且细胞具有良好的生物活性，该技术起始于1969年日本生物学家千畑一郎创建的固定化技术。

固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究固定化藻类去除污水中氮磷及其机理的研究摘要：近年来，随着污水处理技术的发展，固定化藻类逐渐成为一种有效的处理方式。

本研究对固定化藻类去除污水中的氮磷及其机理进行了系统的研究。

通过实验，发现固定化藻类在污水处理过程中具有较好的去除效果，并且能够有效降低水体中的氮磷含量。

研究还揭示了固定化藻类去除氮磷的机理，包括生物作用、化学作用和物理作用等。

关键词：固定化藻类；污水处理；氮磷；机理1. 引言污水中的氮磷是水体富营养化的主要原因之一，对环境造成了严重的污染。

目前，传统的污水处理方法主要依靠化学药剂的添加来达到去除氮磷的目的。

然而，这种方法存在成本高、处理效果差、二次污染等问题。

因此，开发一种高效、低成本的污水处理技术具有重要的意义。

固定化藻类是指将藻类固定于基质材料上，使其在水体中稳定存在并发挥作用的一种技术。

固定化藻类技术的使用不仅能够去除水体中的污染物，还能够生成有机肥料，实现资源的可持续循环利用。

因此，固定化藻类技术在水体修复和污水处理领域展示出重要的应用前景。

2. 方法本研究选取水培实验和生态池实验两种方式进行。

在水培实验中，选择常见的水华藻类——微囊藻作为研究对象，通过控制不同的培养条件和添加不同的氮磷污染物，研究微囊藻对氮磷的去除效果及其作用机理。

在生态池实验中，利用固定化藻类技术建立起一个类似自然湖泊的生态池，监测水体中的氮磷含量，并对处理前后的水质进行对比分析。

3. 结果和讨论水培实验结果显示，微囊藻在不同培养条件下对氮磷的去除率均较高，且随着培养时间的增加而呈现逐渐增加的趋势。

通过进一步分析，发现微囊藻主要通过生物吸附、生物降解和生物氧化等机制去除水中的氮磷污染物。

此外，微囊藻还能够与水体中的悬浮物结合，形成沉积物，从而进一步降低氮磷的浓度。

生态池实验结果显示，在添加固定化藻类之后，水体中的氮磷浓度明显下降。

通过对池水的取样分析，发现固定化藻类能够有效地吸附污染物，并通过其代谢作用将氮磷转化为藻类生物质。

固定化菌、藻系统对污水中氮磷营养盐的净化研究的开题报告一、选题依据随着我国经济社会的不断发展，污水处理已成为生态环境保护的重要组成部分。

然而，传统的污水处理工艺受限于设备成本高、处理周期长、占地面积大等问题，导致其在实际应用中存在局限。

固定化生物技术作为一种新兴的生物技术，具有处理周期短、成本低、能耗小、效果稳定等优点，已成为污水处理的研究热点。

目前，污水中氮、磷、营养盐是主要的污染物之一，其过高的含量会给水体生态环境带来严重危害。

因此，研究固定化菌、藻系统对污水中氮、磷、营养盐的净化效果，对于改善水质、保障生态环境具有重要的现实意义。

二、研究目的本研究旨在通过建立一种固定化菌、藻系统，探究该系统对污水中氮、磷、营养盐的净化效果及其机理。

三、研究内容1. 污水水质分析及处理前后对比分析。

2. 建立固定化菌、藻系统，探究其对污水中氮、磷、营养盐的净化效果。

3. 系统的运行情况分析，包括COD、氨氮、总磷、总氮等指标监测数据分析和判断系统运行情况以及对比传统生物法和化学法对污水的处理效果。

4. 探究固定化菌、藻系统对废水处理的机理，包括菌藻共生效应、固定化生物膜作用等。

四、研究方法1. 采集污水样品，进行水质分析。

2. 构建固定化菌、藻系统，以不同的曝气条件为研究对象，进行废水处理试验。

3. 通过监测废水处理后的水质指标变化，分析固定化菌、藻系统对污水中氮、磷、营养盐等污染物的去除效果。

4. 利用扫描电镜和荧光显微镜等技术手段，观察固定化菌、藻系统内部结构和菌藻共生状态。

五、预期结果本研究预期能够建立一种更为稳定、高效的固定化菌、藻系统，对污水中氮、磷、营养盐的净化效果达到预期目标。

同时，通过分析系统运行情况和废水处理机理，揭示固定化菌、藻系统的运行规律和废水处理规律，为水质改善和环境保护提供参考。

中国环境科学 2019,39(1)：336~342 China Environmental Science 固定化小球藻对海水养殖废水氮磷的处理丁一,侯旭光,郭战胜,梁振林*,韩冷,叶萌祺,刘雪芹(山东大学(威海)海洋学院,山东威海 264209)摘要：本研究利用海藻酸钠(SA)作为载体、以氯化钙(CaCl2)为交联剂,探究小球藻最佳固定化条件及其对海水养殖废水氨氮和磷酸盐的处理效果.通过对比不同浓度SA和CaCl2对小球藻生长的影响及不同固定化条件的藻球对氨氮、磷酸盐处理效果,确定最佳固定化条件为2.0% SA和2.0% CaCl2.对比固定化藻球和悬浮小球藻对模拟海水养殖废水氨氮、磷酸盐去除效果,结果表明固定化藻球比悬浮藻液对氮、磷处理效果更好.其中低接种率(1:10)固定化藻球的最大氨氮、磷酸盐去除率分别为63.26%和62.76%.固定化小球藻浓度越高,其净化能力越强,高接种率(1:1)固定化藻球的最大氨氮、磷酸盐去除率分别是85.16%和75.94%.连续流运行下固定化藻球对海水养殖废水氨氮、磷酸盐的平均去除率分别为84.49%和72.17%.小球藻固定化态保留并延长了悬浮态生长活性,提高了对海水养殖废水脱氮除磷效果.关键词：固定化；藻球；养殖废水；氨氮；磷酸盐中图分类号：X714,X55 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2019)01-0336-07Studies on the treatment of nitrogen and phosphorus in seawater aquaculture wastewater by immobilized chlorella. DING Yi, HOU Xu-guang, GUO Zhan-sheng, LIANG Zhen-lin*, HAN Leng, YE Meng-qi, LIU Xue-qin (Marine College, Shandong University at Weihai, Weihai 264209, China). China Environmental Science, 2019,39(1)：336~342Abstract：In this study, sodium alginate (SA) was used as a carrier, calcium chloride (CaCl2) was used as cross-linker to investigate the optimal conditions of immobilized chlorella and its treatment effect on ammonia nitrogen and phosphate in marine aquaculture wastewater. By comparing the effects of different concentrations of SA and CaCl2 on the growth of Chlorella, and the effects of different immobilization conditions on the treatment of ammonia nitrogen and phosphate, the optimum immobilization conditions were 2% SA and 2% CaCl2. The effect of immobilized and suspended Chlorella on nitrogen and phosphorus removal in simulated seawater aquaculture wastewater was compared. The results showed that the immobilized algae balls had better removal efficiency on nitrogen and phosphorus than the suspended algae. The maximum ammonia nitrogen and phosphate removal rates of immobilized algae balls at low inoculation rate (1:10) were 63.26% and 62.76%, respectively. The higher concentration of immobilized Chlorella, the stronger its purification ability. The maximum nitrogen and phosphorus removal rates of immobilized algal balls were 85.16% and 75.94% respectively according to the high inoculation rate (1:1). The average removal rates of ammonia nitrogen and phosphate under continuous flow operation were 84.49% and 72.17%, respectively. The immobilized state of Chlorella retained and extended the suspended growth activity, and enhanced the efficiency of nitrogen and phosphorus removal from seawater aquaculture wastewater.Key words：immobilization；immobilized algae balls；seawater aquaculture wastewater；ammonia nitrogen；phosphate海水养殖废水主要是水产经济动物养殖过程中由排泄及过量的饵料等造成的水体N、P等含量高,不经处理直接排放导致海洋环境恶化,生态系统失衡.其中N、P的浓度过高引起水体富营养化,进而引发赤潮等海洋灾害发生[1].养殖废水生化处理工艺主要有接触氧化和固定化微生物技术[2-4].由于海水养殖废水污染物组成复杂和盐度效应,现有接触氧化法的污水处理技术难以达到有效处理养殖废水的目的[5]. 固定化微生物法是利用化学或物理手段将生化处理的游离细胞固定在一个适合生长繁殖的微环境中,达到有效降解养殖废水中某些污染物目的[6].微藻利用污水中N、P作为其生长元素且不产生二次污染而越来越广泛应用于水处理[7-9].研究表明小球藻对废水的N、P平均去除率可达72%和28%[10].为保证微藻细胞的浓度,固定化藻类越来越受到关注.藻类固定化是利用载体通过物理或化学方法将藻类细胞固定,提高藻类细胞浓度,使其保持较高的生物活性并反复利用的方法[11-12].按照固定化载体材料和固定化方式的特点,将其分为吸附法、收稿日期：2018-06-19基金项目：中国博士后科学基金资助项目(2017M612278);山东省自然科学基金资助项目(ZR2017PEE008)* 责任作者, 教授, liangzhenlin@1期 丁 一等：固定化小球藻对海水养殖废水氮磷的处理 337包埋法、交联法和共价结合法[13].海藻酸钙具有较好的机械强度、传质能、防止生物分解的能力,且对生物无害,是较好的固定化细胞材料[14].固定化藻类系统应用于污水处理,与悬浮性藻细胞系统相比具有藻细胞浓度高,停留时间长,流失少,反应速度快,运行高效稳定,其活性长时间保持稳定的优点[15].有研究利用两段固定化光生物反应器处理乳品污水、固定化小球藻与悬浮污泥混合处理城市污水及对比研究固定小球藻在不同生长环境下对N 、P 的去除效果,这些研究结果表明固定化细胞比自由活细胞对N 、P 有更好的去除效果[16-19].固定化小球藻的应用越来越受到关注,但针对固定化对海水养殖废水的处理研究相对较少.本研究利用海藻酸钠为载体,氯化钙为交联剂,探讨常温条件下的最优固定化海水小球藻的条件及对海水养殖废水中氨氮、磷酸盐的去除效果. 1 材料与方法 1.1 海水小球藻的富集1.1.1 实验藻种来源 海水小球藻藻种(Chlorella salina )取自山东省海洋生物繁育工程技术研究中心保存藻种,室温光照条件下海水培养.1.1.2 小球藻的富集 小球藻进行复壮后,在指数增长期接种于培养基中,进行富集扩增.海水小球藻的培养基成分如表1所示.1.1.3 海水培养基制备 将配置好的培养基进行高压灭菌(121℃、20min 、0.1MPa),冷却至室温.表1 小球藻海水培养基成分Table 1 The composition of the culture medium of Chlorella成分用量(mg)NaNO 3 50~100 KH 2PO 4 5 FeC 6H 5O 7 0.10~0.50 海水 1000mL1.2 海水小球藻固定化方法1.2.1 固定化条件确定 将海藻酸钠和氯化钙分别配制成质量分数为1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%溶液.根据海藻酸钠和氯化钙浓度对小球藻生长的影响确定固定化条件.海藻酸钠和氯化钙溶液浓度梯度设置如表2所示.1.2.2 固定化方法 将培养至对数生长期的小球藻液进行离心(4000r/min,10min),弃除上清液,并用灭菌海水清洗,再次离心后,培养在不添加N 、P 海水培养基中.按小球藻浓缩液和海藻酸钠溶液1:1比例进行均匀混合.用注射器(10mL)吸取海藻酸钠和小球藻混合液,在距离氯化钙溶液水面20cm 处滴入(80滴/min 左右),形成一定数量的藻珠,静置一定时间后固定完全.表2 海藻酸钠和氯化钙溶液浓度梯度设置 Table 2 Concentration gradient of sodium alginate andcalcium chloride solution质量分数(%)海藻酸钠(g)无水氯化钙(g)1.0 1.0 1.0 1.5 1.5 1.52.0 2.0 2.0 2.5 2.5 2.53.0 3.0 3.0海水均为100g1.2.3 脱固定化方法 固定化后小球藻放入1.5%柠檬酸钠溶液中,充分摇晃后即可脱固定化. 1.2.4 空白藻球固定化 海藻酸钠溶液(不添加小球藻浓缩液)按比列加入等量海水混合,依照固定化方法滴入氯化钙溶液即可. 1.3 模拟海水养殖废水配制实际海水养殖废水中成分复杂多样,有较多干扰测定结果物质,本实验采用人工模拟废水,模拟海水养殖废水组成如表3所示.表3 模拟海水养殖废水组成Table 3 Composition of simulated marine aquaculturewastewater药品含量(mg)淀粉 600 氯化铵 60 KH 2PO 4 15 K 2HPO 4 25 海水 1000mL1.4 测定项目与方法1.4.1 生长密度计数方法 血球计数板(25×16),光学显微镜计数,平行计数3次取平均值.1.4.2 生长密度与OD680的吸光度值拟合曲线 取一定量均匀培养藻液于比色皿中,用紫外可见分光光度计测定其在680nm 波长处吸光度值,可338 中 国 环 境 科 学 39卷间接反映小球藻生长密度.平行测定3次,取平均值.拟合曲线方程为:y =99.84716x -3.05041, R 2=0.99573. 1.4.3 氨氮的测定 纳氏试剂光度法[20],在波长420nm 处平行测定3次吸光度值,取平均值.标准曲线方程为:y =0.17243x +0.00627, R 2=0.99927. 1.4.4 磷酸盐测定 磷钼蓝分光光度法[21],在波长882nm 处平行测定3次吸光度值,取平均值.标准曲线方程为:y =0.51904x +0.02151, R 2=0.98256 2 结果与讨论2.1 海藻酸钠、氯化钙固定化小球藻条件研究 2.1.1 海藻酸钠(SA)溶液浓度对小球藻生长的影响 取小球藻浓缩液10mL 和SA 溶液100mL 按1:10比例进行混合培养,连续5d 测定小球藻吸光度值(OD680),以未接种小球藻的SA 溶液对应浓度梯度溶液为空白对照,根据吸光度值可估算出小球藻生长情况,不同SA 溶液浓度下小球藻的生长情况如图1所示.0 1 2 3 4 5藻密度(万个/m L )时间(d)图1 不同海藻酸钠浓度下小球藻的生长情况 Fig.1 Growth of Chlorella under different concentrations ofsodium alginate如图1所示,在低浓度的SA(1.0%)溶液中,小球藻的增长速度缓慢;在高浓度的SA(3.0%)溶液中,小球藻有被抑制生长现象;在2.5% SA 中小球藻生长趋势有较大波动,前期生长较快,后期速度放缓,甚至有下降趋势;在1.5% SA 中小球藻增长趋势稳定;在2.0% SA 中小球藻生长速度一直保持较好的上升趋势.2.1.2 氯化钙溶液浓度对小球藻生长的影响 取小球藻浓缩液10mL 和氯化钙溶液100mL 按1:10比例进行混合培养,连续5d 同一时间点测定小球藻吸光度值(OD680),以氯化钙对应浓度梯度(不添加小球藻浓缩液)为空白对照,根据吸光度值可估算出小球藻生长情况,不同氯化钙溶液浓度下小球藻的生长情况如图2所示.根据图2所示,可初步判断氯化钙溶液对小球藻生长的影响,在2.5%、1.0%、3.0%的氯化钙溶液中,小球藻生长状况相对较缓慢并依次降低;在1.5%氯化钙溶液中,小球藻增长趋势稳定上升;在2.0%氯化钙溶液中,小球藻前期生长增速较快,后期仍有下降趋势.根据图1和图2对比分析,分别测定SA 、氯化钙溶液对小球藻生长状况的影响,可初步判断在浓度为1.5%和2.0%的SA 、氯化钙溶液均比其他浓度有较好生长趋势,但仍需进一步实验优化确定最佳固定化条件.实验目的是为了固定化小球藻对废水脱N 、P 有较好的净化效果,因此下一步实验以SA 和氯化钙溶液分别在1.5%、2.0%浓度条件下对小球藻进行固定化,同时处理等量模拟海水养殖废水,根据对废水氨氮和磷酸盐的去除效果,确定最佳固定化条件.12 3 4 551015202530藻密度(万个/m L )时间(d)图2 不同氯化钙浓度下小球藻的生长情况 Fig.2 Growth of Chlorella under different concentrations ofCaCl 22.1.3 对比不同固定化条件下固定化小球藻对氮磷的去除效果 小球藻在1.5%和2.0%的SA 溶液和氯化钙溶液均有较好生长趋势,可进一步优化以确定最佳固定化条件.实验取1.5%、2.0%SA 溶液分别和1.5%、2.0%氯化钙溶液固定化等量小球藻浓缩液,取固定化小球藻球20mL 和模拟海水养殖废水200mL 按1:10比例混合处理(分4组,每组平行3瓶),定期测定废水氨氮和磷酸盐浓度,绘制氨氮和磷酸1期 丁 一等：固定化小球藻对海水养殖废水氮磷的处理 339盐浓度变化曲线如图3所示,计算各组平均去除率如表4所示.0 1 2 3 4 568 浓度(m g /L )时间(d)0 1 2 3 4 5浓度(m g /L )时间(d)图3 不同固定化条件下氨氮和磷酸盐浓度变化曲线 Fig.3 Ammonia nitrogen and phosphate concentrations underdifferent immobilization conditions由图3和表4可知,SA 和氯化钙溶液固定化小球藻4组实验(1.5%,1.5%)、(1.5%,2.0%)、(2.0%, 1.5%)、(2.0%,2.0%)都具有较好的净化能力.随着运行时间的延长,氨氮和磷酸盐浓度越来越低,表明固定化小球藻对氮磷有较好的处理效果.对比4组实验每天对N 、P 的去除效果发现,在接种了固定藻球后的第1d,每组对N 、P 的去除率最高,随后几天对氮磷的去除率都有所减缓.分析在第1d 出现去除率峰值的原因一方面是由于接种藻处于对数增长期,需要氮磷等营养物质量较大;另一方面固定藻球的结构中存在较丰富的微小孔隙,海藻酸盐与二价钙离子形成三维网络状凝胶,这些网络状的孔隙对污染物有一定的吸附作用,当然这种吸附作用只发生在藻球与污染物接触的初期,吸附达到平衡后,吸附作用就不再明显,这也使随后的单日去除率都低于第1d.相比较4组固定化条件优化实验,在运行2~4d 对氨氮和磷酸盐有较高的去除率,而后去除率变缓.运行5d 后,(SA,CaCl 2) 4组实验(1.5%,1.5%)、(1.5%,2.0%)、(2.0%,1.5%)、(2.0%,2.0%)的固定藻球对氨氮的最大去除率分别是60.14%、59.79%、62.57%、63.26%;磷酸盐的最大去除率分别是59.29%、57.09%、60.20%、60.93%.因此,可确定最佳固定化条件为:海藻酸钠2.0%,氯化钙2.0%.表4 不同固定化条件下氨氮和磷酸盐去除率(%) Table 4 Removal rates of ammonia nitrogen and phosphateunder different immobilization conditions (%)SA, CaCl 21.5%,1.5%1.5%,2.0% 2.0%,1.5% 2.0%,2.0% 时间(d)N P N P N P N P1 23.6527.0821.5624.34 25.38 28.55 27.1229.282 27.4737.5126.0835.50 30.25 38.43 30.9439.163 42.0646.340.3344.65 44.85 47.76 45.8948.494 56.6654.1654.9251.78 58.75 55.08 59.0955.815 60.1459.2959.7957.09 62.57 60.20 63.2660.932.2 对比固定化藻球和悬浮藻液去除氮磷效果研究为确定固定化小球藻在对养殖废水N 、P 处理上是否有优势,实验考察了在最佳固定化条件下固定小球藻,对比等量小球藻悬浮液、空白胶球及固定化藻球对相同水质的养殖废水处理效果,每组设定3个平行样品,测得数据取平均值.为进一步了解固定化小球藻对N 、P 处理的特征,同时对比了低接种比和高接种比条件下,空白胶球、固定化藻球、悬浮藻液3组对养殖废水的处理效果.2.2.1 低接种比下的处理效果 实验取9个250mL 锥形瓶,空白胶球、固定化藻球、悬浮藻液3组(每组3瓶),分别加入200mL 模拟海水养殖废水,再取等量空白胶球、固定化藻球、悬浮藻液按1:10比例放置其中,每天定时摇晃2~3次,每隔等量时间取样分析.每瓶每次取10mL 水样,离心(5000rpm 、5min)后用1.4所述的方法分别在420nm 、882nm 处测定水样中氨氮和磷酸盐浓度,取各组3瓶水样的平均值,根据标准曲线计算出对应氨氮、磷酸盐浓度,其变化曲线如图4所示,计算N 、P 的平均去除率如表5所示.从图4可以看出,随着运行时间的延长,固定藻球组和悬浮藻液组的氨氮和磷酸盐浓度都明显降低,而空白胶球组因只有吸附作用,所以其氨氮和磷酸盐浓度变化趋势较缓慢.运行7d 后,固定藻球组的氨氮浓度从初始的16.68mg/L,下降到6.13mg/L;磷酸盐浓度从初始的10.53mg/L,下降到3.92mg/L.而340 中 国 环 境 科 学 39卷悬浮藻液的氨氮和磷酸盐浓度分别下降到7.35和5.07mg/L.固定藻球组的污染物浓度低于悬浮藻液组,表明了固定藻球组有较好的去除效果.0 1 2 34 5 6 7浓度(m g/L )时间(d)0 1 2 34 5 6 7246 8 浓度(m g /L )时间(d)图4 接种比1:10时氨氮和磷酸盐浓度变化曲线 Fig.4 Ammonia nitrogen and phosphate concentrations at1:10 inoculation ratio表5 空白胶球、悬浮藻液、固定化藻球对氨氮和磷酸盐去除率(1:10)Table 5 Removal rate of ammonia nitrogen and phosphate from blank ball, suspended algae solution and immobilizedalgae ball (1:10)去除率(%)空白胶球悬浮藻液固定藻球时间(d)N P N P N P1 7.66 4.21 22.9522.14 26.5729.462 10.09 8.24 28.5130.38 31.9938.793 13.91 11.71 37.5534.77 47.6349.414 16.00 12.81 41.3742.82 59.7955.445 17.04 13.36 52.1448.67 62.5760.756 18.08 13.91 55.2751.24 64.6661.127 17.74 13.54 55.9751.78 63.2662.76根据表5可知,低接种比条件下空白胶球、悬浮藻液、固定化藻球对氨氮和磷酸盐最大去除率分别是18.08%、55.97%、64.66%和13.91%、51.78%、62.76%.随时间的延长,氨氮和磷酸盐的去除率变缓,空白胶球组在第5d 趋于饱和,悬浮藻液组在第6d 去除率几乎不再变化,固定藻球组也趋于饱和状态.整体上对比3组氨氮和磷酸盐的去除率为固定化藻球>悬浮藻液>空白胶球.2.2.2 高接种比下的处理效果 依照同样方法,将接种比提升到1:1再进行N 、P 去除试验,根据标准曲线计算出对应氨氮、磷酸盐含量,绘制的氨氮、磷酸盐浓度变化曲线如图5所示,去除率如表6所示.123 4 5 6 724681012141618浓度(m g /L )时间(d)012 3 4 5 6 724681012浓度(m g /L )时间(d)图5 接种比1:1时氨氮和磷酸盐浓度变化曲线 Fig.5 Ammonia nitrogen and phosphate concentrations at 1:1inoculation ratio由图5可知,与低接种比实验组相比,高接种比组在相同运行条件下,固定藻球组和悬浮藻液组有较高的去除效果.固定藻球组的氨氮浓度从初始的16.68mg/L,下降到 2.48mg/L;磷酸盐浓度从初始的10.53mg/L,下降到 2.53mg/L.而悬浮藻液的氨氮和磷酸盐浓度分别下降到4.62和3.36mg/L.根据表6可知,高接种比(1:1)条件下,空白胶球、悬浮藻液、固定化藻球对废水中氨氮和磷酸盐最大去除率分别是24.69%、72.30%、85.16%和20.13%、68.07%、75.94%.整体上对比3组氨氮和磷酸盐的去除率为固定化藻球>悬浮藻液>空白胶球,而且随着小球藻浓度提高,氮磷去除率也增加,净化效果提升.1期 丁 一等：固定化小球藻对海水养殖废水氮磷的处理 341表6 空白胶球、悬浮藻液、固定化藻球对氨氮和磷酸盐去除率(1:1)(%)Table 6 Removal rate of ammonia nitrogen and phosphate from blank ball, suspended algae solution and immobilizedalgae ball (1:1) (%)空白胶球悬浮藻液固定藻球天数(d) N P N P N P 1 12.87 7.50 23.99 31.29 38.9435.322 15.65 10.98 31.29 39.16 51.1042.453 18.43 13.72 40.33 48.49 58.7553.074 20.17 15.74 52.49 56.73 63.6162.585 21.56 17.02 58.40 61.48 68.1369.726 23.30 14.48 65.70 65.14 76.1273.93724.69 20.13 72.30 68.07 85.1675.942.2 对比固定藻球与悬浮藻液的小球藻生长情况为比较固定化和悬浮小球藻在废水中生长状况,实验在相同条件下按1:1配比于模拟废水中培养,在分光光度计680nm 处测定吸光度值(稀释10倍),可间接反映生长情况.测定悬浮藻和固定藻生长曲线如图6所示.根据图6可知,在相同实验条件下,等量悬浮藻液和固定化藻球处理模拟海水养殖废水过程中,实验前3d 内悬浮小球藻液生长密度高于固定化藻球,可能因为前期SA 、氯化钙溶液和藻液形成的胶球束缚影响到小球藻自由生长空间.在实验第4d 后,该束缚导致的影响慢慢消失,固定藻球吸收大量废水中的氮磷,小球藻生长活跃,数量密度逐渐增加.因此固定化藻球应用于处理养殖废水,具有较高的生长活性及去除效果.-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8藻浓度(105个/m L ) 时间(d)图6 悬浮小球藻和固定化小球藻生长曲线Fig.6 Growth curve of suspended Chlorella and ImmobilizedChlorella2.3 连续流运行下固定化小球藻去除氮磷效果研究为确定固定化藻球对海水养殖废水处理的稳定性,实验采用1.5L 圆柱玻璃光生物反应器,下部进水口由蠕动泵恒流进水,控制HRT 为24h,上部溢流出水口前放一格网防止藻球流失,连续流运行15d,测进、出水氨氮和磷酸盐浓度变化如图7所示.2468 1012141624681012141618浓度(m g /L )时间6065707580859095100去除率(%)2468 10121416024681012浓度(m g /L )时间(d)50556065707580859095去除率(%)图7 连续运行时氨氮和磷酸盐浓度变化曲线 Fig.7 Ammonia nitrogen and phosphate concentrations undercontinuous flow operation根据图7可知,在连续流运行条件下,出水的氨氮和磷酸盐浓度都有大幅度降低,实验前3~4d,氨氮和磷酸盐浓度呈线性降低,而后维持在较低浓度值附近,这与藻球的生长曲线相对应.通过计算,连续流运行下固定化藻球对海水养殖废水氨氮、磷酸盐的平均去除率分别为84.49%和72.17%.固定化藻球处理海水养殖废水具有长期的稳定性. 3 结论3.1 对比不同固定化条件的藻球对氨氮、磷酸盐的去除效果,确定了最佳固定化条件为2.0%海藻酸钠和2.0%氯化钙.3.2 对比固定化藻球、悬浮藻液及空白胶球3组处理废水效果,高、低接种比条件下3组氨氮和磷酸盐的去除效果都为固定化藻球>悬浮藻液>空白胶球,342 中国环境科学 39卷固定化藻球处理效果最优.3.3连续流运行条件下固定化藻球对海水养殖废水氨氮、磷酸盐的平均去除率分别为84.49%和72.17%.3.4固定化藻球比悬浮藻液对海水养殖废水中氨氮和磷酸盐有较好的去除效果.同等条件下,固定化藻球比悬浮藻液有更长的生长期,提高了其对海水养殖废水脱氮除磷能力.参考文献：[1] Tovar A, Moreno C, Mánuelvez M P, et al. 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