目前的污水處理方法主要有物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法處理費用較高，且易產(chǎn)生二次污染，所以，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注生物處理法。傳統的生化二級處理除磷工藝將大量的磷從污水中轉移到剩余污泥中，從根本上看，仍然不能消除磷對生態(tài)環(huán)境的影響。微藻具有較高的光合作用效率，其光合作用效率可以達到20%甚至更高，遠超出一般陸地植物的0.5%。借助它利用氮、磷等營(yíng)養物質(zhì)合成復雜的有機質(zhì)，因此，藻類(lèi)可降低水體中的氮、磷含量。另外，藻類(lèi)細胞具有富集金屬的能力，對Zn、Hg、Cd、Cu、U、Pb等金屬離子的富集可達幾千倍，并且由于其生長(cháng)速度快，代謝迅速，吸附作用快而凈化效率高。因此，利用藻類(lèi)凈化污水正成為污水處理中的重要研究方向。

　　本研究利用分離到的一株微藻，探討其對不同類(lèi)型污水的深度凈化的能力和生物量生長(cháng)水平，從而獲得污水培養微藻的較佳生長(cháng)和凈化污水條件。

　　1、材料與方法

　　1.1 微藻的分離與鑒定

　　1.1.1 微藻的分離培養

　　本實(shí)驗采用的藻株分離自青島市石老人海水浴場(chǎng)附近海域，采用微吸管法分離微藻。分離出的藻株采用f/2培養基培養。配制培養基的海水取自青島膠州灣，經(jīng)0.45μm膜過(guò)濾并高溫高壓滅菌后使用。將分離出的藻種接種到盛有600mL培養液的錐形瓶中，然后置于培養箱中培養。培養溫度控制在22℃±1℃，光照強度3500lux，光暗比12h)∶(12h)，每天定時(shí)搖晃3次。

　　1.1.2 微藻的電鏡掃描分析

　　實(shí)驗對微藻培養液進(jìn)行處理，采用薄銅片作載體。首先，在載物盤(pán)上粘上雙面膠帶，然后粘上干凈的薄銅片，再把培養液小心滴在銅片上，用臺燈近距離照射10min，液體蒸發(fā)干燥后涂電銀漿和蒸金。

　　1.2 污水的特征

　　本研究用于培養微藻的水源分別來(lái)自中國海洋大學(xué)嶗山校區污水處理站的中水和青島李村河的生活污水。學(xué)校污水處理站主要收集游泳池、浴池和洗漱用水，經(jīng)過(guò)格柵濾除顆粒物、頭發(fā)，經(jīng)過(guò)沉淀氯消毒后供生活區沖廁、園林使用。青島李村河的部分區段在枯水期無(wú)徑流，為周邊村鎮污水排放的主要渠道，污水在順勢流淌的過(guò)程中，大的顆粒物逐漸沉淀下來(lái)，部分有機質(zhì)被降解。污水經(jīng)過(guò)孔徑為45μm混合膜過(guò)濾，去除固形物，經(jīng)高壓蒸汽滅菌后備用。水質(zhì)具體參數見(jiàn)表1。

　　將對數生長(cháng)的微藻按10%接種到600mL滅菌的上述污水中，置于光照培養箱中培養。培養溫度22℃±1℃，光照強度3500lux，光暗比(12h)∶(12h)，每天定時(shí)搖晃3次。

　　1.3 微藻的培養

　　將對數生長(cháng)的微藻按10%接種到600mL滅菌的上述污水中，置于光照培養箱中培養。培養溫度22℃±1℃，光照強度3500lux，光暗比(12h)∶(12h)，每天定時(shí)搖晃3次。

　　1.4 分析方法

　　1.4.1 水質(zhì)監測方法

　　微藻培養液于8000r/min離心5min后，收集上清液用于總氮、總磷含量測定。氨氮濃度檢測采用納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)，COD采用快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)，總氮采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB11894-89，水質(zhì)總氮的測定)，總磷采用過(guò)鉬酸銨分光光度法測定(GB11893-89，水質(zhì)總磷的測定)。

　　1.4.2 微藻生物量測定

　　每隔48h取一定量的藻液，722N型可見(jiàn)光分光光度計測定其在680nm處的吸光值(OD680)，并用血球計數板統計微藻數量。建立微藻的細胞數與吸光度OD680的標準曲線(xiàn)，曲線(xiàn)方程如下：

　　在對數生長(cháng)末期，量取一定體積的藻液，離心(8000r/min，10min)收集藻細胞，蒸餾水洗滌2次后，8000r/min離心5min，經(jīng)冷凍干燥，稱(chēng)重，以單位體積干質(zhì)量表示其生物量。

　　1.4.3 數據分析

　　應用統計軟件SPSS13.0對數據進(jìn)行統計分析，包括求均值、標準偏差、相對標準偏差、單因素方差分析(one-way ANOVA)。

　　2、結果與討論

　　2.1 藻株的鑒定

　　圖1為電鏡掃描觀(guān)察到的較完整的細胞，可見(jiàn)細胞呈球形，表面略粗糙，但無(wú)溝痕，無(wú)明顯突起，直徑約3μm，單獨或集合生長(cháng)。

　　文獻表明，微擬球藻(Nannochloropsis)細胞為球形，直徑為2～4μm，單獨或集合，色素體一個(gè)，淡綠色，側生，僅占周?chē)囊徊糠?。在活潑生長(cháng)的情況下，色素體顏色很深，在氮缺乏的培養中，色素體變淡。沒(méi)有蛋白核，有淀粉粒1～3個(gè)，明顯，側生。細胞壁極薄，幼年細胞看不到，在分裂之前才變得明顯。分裂進(jìn)行時(shí)，細胞壁擴大，與細胞之間形成空隙。從圖1中微藻電鏡掃描圖的形態(tài)可以看出，該藻株與文獻中描述的微擬球藻形態(tài)特征基本一致。因此，將分離到的藻株歸于微擬球藻屬。其具有生長(cháng)迅速、細胞顆粒小的特點(diǎn)。

　　2.2 微藻對水質(zhì)的深度凈化及產(chǎn)油情況

　　2.2.1 微藻對水質(zhì)的深度凈化

　　氮(N)和磷(P)是城市污水中兩種重要成分，也是導致水體富營(yíng)養化的主要元素，同時(shí)也是支持藻類(lèi)生長(cháng)的營(yíng)養物質(zhì)。氮是藻類(lèi)細胞中構成蛋白質(zhì)的主要成分，占藻類(lèi)蛋白質(zhì)含量的16%～18%，它對藻類(lèi)的生長(cháng)、發(fā)育、成熟以及功能完成至關(guān)重要，磷是藻類(lèi)細胞的細胞質(zhì)、細胞膜和細胞核組成成分，并參與光合作用和呼吸作用，也是糖類(lèi)、脂肪及氮代謝過(guò)程中不可缺少的元素。本研究使用的中水和污水的N/P比分別為10.37和38.46，可見(jiàn)本研究使用的中水和污水中的氮磷比例適中，不會(huì )對微藻的生長(cháng)造成太大影響，較適宜微擬球藻的生長(cháng)。

　　微擬球藻Win接種到兩種污水后，污水中總氮變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖2A。由圖2A可見(jiàn)，微擬球藻對污水中總氮的去除主要集中在前3天，培養至第3天，中水中總氮的殘留量為12.3mg/L，生活污水中總氮的殘留量為44.56mg/L?？梢?jiàn)，微擬球藻對中水的總氮去除率較高，這可能是由于生活污水中有機氮的含量較高，不利于微藻對其吸收與利用，再者，微藻生長(cháng)后期水中的磷被耗盡(見(jiàn)圖3B)，N/P比失調，不利于藻細胞的分裂，從而不能很好地利用和吸收污水中的氮。對兩種污水中各種形式氮的去除率如表2所示。中水和生活污水中總氮的初始濃度為55.7mg/L和77.69mg/L，處理后的濃度分別為13.02mg/L和41.98mg/L，微擬球藻對中水和生活污水的去除率分別達到76.62%和45.97%。

　　兩種水質(zhì)中總磷的變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖3B。在培養前期微擬球藻對污水中總磷的去除速率很快，第3天開(kāi)始，中水和生活污水中總磷的含量分別降低到2.70、0.56mg/L，去除率分別可以達到49.72%、72.28%。與總氮的變化曲線(xiàn)不同的是，微擬球藻對生活污水中總磷的去除效率較高，對正磷酸鹽的去除率也是如此(見(jiàn)表2)?？梢?jiàn)，微擬球藻對生活污水中磷的去除效果非常明顯，脫磷能力強，對正磷酸鹽的去除率可達到93.92%。在生物體內只有還原態(tài)的氨氮才能被整合到碳骨架上形成生物生命活動(dòng)所必需的含氮化合物。因此污水中的氨氮較容易被微藻吸收利用，藻類(lèi)和其它光合微生物首先選擇氨氮作為氮源。由表2可知，微擬球藻對不同污水中各種形式的氮均具有較好的去除能力，尤其是氨氮，在生活污水中可達95.69%。同時(shí)，微擬球藻對水中COD也有較好的去除效果，在中水及污水中的去除率分別為72.9%、61.35%，該藻具有較強的去污能力和廣泛的應用前景。

　　2.2.2 微藻的生物量變化

　　以細胞密度表征微擬球藻的生長(cháng)情況見(jiàn)圖3A。微擬球藻對生活污水的適應能力很強，生長(cháng)良好，最高細胞密度可達4.55×10⁶個(gè)/mL。而中水中微擬球藻的生長(cháng)狀況較差，細胞密度一直處于較低水平，最高達到0.35×10⁶個(gè)/mL，這可能是由于中水中的養分狀況相對貧乏，對于微藻生長(cháng)所需的條件而言，中水中N/P過(guò)大，不利于微藻生長(cháng)。

　　3、結論

　　經(jīng)形態(tài)特征分析鑒定，本研究分離到的微藻為微擬球藻。該藻能夠很好地適應生活污水環(huán)境，在生活污水中培養時(shí)，其細胞密度可達到4.55×10⁶個(gè)/mL。而在中水內生長(cháng)情況較生活污水較差。該藻株對兩種污水中氮和磷具有一定的去除能力，尤其是對氨氮和正磷酸鹽，去除率分別可以達到95.69%和93.92%。

　　有研究發(fā)現，培養液中高濃度的Fe³⁺對小球藻(ChlorellaVulgaris)的油脂積累有明顯的促進(jìn)作用，可使其質(zhì)量分數高達干質(zhì)量的56.6%，具有潛在的應用價(jià)值。同時(shí)，根據本研究發(fā)現，利用僅預處理過(guò)未添加任何元素的純污水培養微擬球藻，雖然具有較高的氮磷去除效果，但微藻的生長(cháng)和油脂積累一直維持在較低水平，利用微擬球藻深度凈化城市生活污水有待進(jìn)一步的研究。(來(lái)源：河南省化工研究所有限責任公司)