水污染作為環(huán)境污染的組成部分，依然沒有得到很好的控制。傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法和化學(xué)法可以有效去除污水中的顆粒污染物，但是處理成本比較高，并且容易引發(fā)二次污染，而生物法對(duì)于污水中氮磷污染物去除效果差，傳統(tǒng)的污水處理法都存在著各種局限。在此背景下，藻類因生長(zhǎng)速度快、光合作用、成本低等優(yōu)點(diǎn)逐步進(jìn)入到污水處理技術(shù)這一行。劉一萱利用藻類連續(xù)光反應(yīng)器來處理城市生活污水，探究最佳連續(xù)運(yùn)行的條件；劉斌利用優(yōu)勢(shì)微藻處理人工模擬二級(jí)出水和實(shí)際二級(jí)出水，分別對(duì)這兩種水源氮磷的去除效果進(jìn)行分析，并研究了微藻各自的生長(zhǎng)情況。
1、菌藻共生系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
菌藻共生系統(tǒng)是指將藻類去除和細(xì)菌降解結(jié)合的污水處理技術(shù)，是水體自凈的過程。菌藻之間既有促進(jìn)關(guān)系，又有抑制關(guān)系。促進(jìn)關(guān)系主要表現(xiàn)在兩者是互利共生的，微生物可以通過代謝作用將污水中的有機(jī)物降解，生成的CO2可以供給藻類進(jìn)行光合作用，并為藻類提供生長(zhǎng)所需要的碳源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；抑制關(guān)系主要體現(xiàn)在對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)菌藻生活在低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的環(huán)境中，藻類會(huì)釋放出毒素來抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，同樣細(xì)菌也會(huì)釋放毒素來抑制藻類的生長(zhǎng)甚至使得藻細(xì)胞死亡。
菌藻共生系統(tǒng)主要分為懸浮化和固定化。固定化技術(shù)是指將細(xì)菌和藻類通過物理化學(xué)等手段與載體相結(jié)合，并限制使用在特地的空間范圍內(nèi)，主要包括包埋法和吸附法。包埋法是指以凝膠體作為載體來限制細(xì)胞的流動(dòng)，使得細(xì)胞滲透進(jìn)入孔隙內(nèi)部，達(dá)到固定細(xì)胞的目的。常用的凝膠體材料有瓊脂、藻酸鹽、環(huán)氧樹脂等。吸附法是指利用物理吸附、化學(xué)結(jié)合等方法，將細(xì)胞固定在載體上，吸附法成本較低且較為簡(jiǎn)單，但由于吸附法吸附的藻細(xì)胞容易脫落，穩(wěn)定性較差，因此包埋法得到了更好的推廣應(yīng)用。
2、菌藻共生系統(tǒng)的影響因素
2.1 光照的影響
由于藻類是光合自養(yǎng)型生物，光照無疑是其重要的環(huán)境影響因子，而藻類正是通過光合作用產(chǎn)生氧氣并供給好氧異養(yǎng)微生物，并進(jìn)行一系列的代謝活動(dòng)。王振威等研究不同光照時(shí)間對(duì)水處理效能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明光照時(shí)間為8h時(shí)，對(duì)氨氮的去除率高達(dá)91.07%，且污泥的活性和沉降性能較為良好。李竺芯等運(yùn)用單因素試驗(yàn)方法探究光照對(duì)菌藻共生系統(tǒng)去除氮的效能，在不同光照強(qiáng)度和不同光照時(shí)間的實(shí)驗(yàn)條件下，試驗(yàn)結(jié)果表明在光暗對(duì)比為12h：12h、光照強(qiáng)度為4000 lux的條件下，菌藻共生系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率高達(dá)95.45%。潘輝等研究不同的光照介質(zhì)對(duì)菌藻反應(yīng)器脫氮除磷效率的影響，采用二極管光源和日光燈光源作為影響因素，結(jié)果表明在短時(shí)間內(nèi)(24~48h)，兩種光源對(duì)氮磷的去除效果不相上下，但在36h后，日光燈對(duì)氨氮的去除率遠(yuǎn)大于二極管的去除率。
2.2 污泥停留時(shí)間的影響
序批式活性污泥系統(tǒng)(SBR)是一種較為成熟的污水處理工藝，且運(yùn)用廣泛，菌藻共生通常需要SBR作為反應(yīng)器。而SBR工藝存在污泥不易沉降、污泥膨脹等不良現(xiàn)象，而污泥停留時(shí)間對(duì)SBR處理污水效能具有較大的影響。TANG等發(fā)現(xiàn)污泥停留時(shí)間縮短為原來的1/10時(shí)，藻類的質(zhì)量濃度降至0.061 g·L-1，導(dǎo)致了藻類的流失，從而引起菌藻共生系統(tǒng)去除效率降低。孫霓等在控制其他參數(shù)不變的前提下，改變污泥停留時(shí)間，探討對(duì)菌藻共生系統(tǒng)水處理效能的影響，當(dāng)污泥停留時(shí)間為10d時(shí)，檢驗(yàn)出溶液中的葉綠素a含量降低，這說明了藻類在大量的流失；當(dāng)污泥停留時(shí)間為25d時(shí)，出水后的氮磷去除率高，且藻類穩(wěn)定沒有較大流失，菌藻共生體的絮凝效果好；當(dāng)污泥停留時(shí)間為50d時(shí)，出水后的水質(zhì)差，且系統(tǒng)不穩(wěn)定。
2.3 pH 值的影響
李飛等指出藻類更加偏好于中性而非堿性條件，這可能與藻類的生長(zhǎng)過程相關(guān)。藻類在生長(zhǎng)時(shí)，需要吸收CO2，對(duì)應(yīng)的pH也會(huì)升高，通常情況下當(dāng)pH值大于8.5~9時(shí)，對(duì)藻類的生長(zhǎng)是有害的。張奇等指出在pH為9.0時(shí)，小球藻的生長(zhǎng)量達(dá)到最高，為2.5x107個(gè)·mL-1；在pH大于11.0時(shí)小球藻生長(zhǎng)速度減緩，甚至出現(xiàn)了死亡現(xiàn)象。薄香蘭等發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH為9.0時(shí)，溶液中的葉綠素a含量和藻細(xì)胞密度最低；當(dāng)pH為7.0時(shí)，葉綠素a含量達(dá)到1613.05μg·L-1，藻細(xì)胞密度達(dá)到1.13x 107cells·mL-1。要實(shí)現(xiàn)高效率的菌藻共生處理污水，就要從控制影響因素出發(fā)，找到適宜生長(zhǎng)的pH值，使得藻細(xì)胞密度呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。
2.4 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的影響
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在菌藻共生系統(tǒng)中作為必不缺少的一部分，其濃度以及組成對(duì)菌、藻的生長(zhǎng)和發(fā)育有著重要的作用，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的水處理效能。劉祥等探討了在不同營(yíng)養(yǎng)模式下藻類對(duì)氨氮的去除效果，試驗(yàn)結(jié)果表明在自養(yǎng)和異養(yǎng)模式下，氨氮的去除率分別達(dá)到了98%和53%；在混養(yǎng)模式下，最大去除率降至86%。王曉昌等研究了在低磷質(zhì)量濃度下小球藻的生長(zhǎng)狀況，結(jié)果表明P質(zhì)量濃度為0.4mg·L時(shí)，小球藻的生長(zhǎng)狀況達(dá)到最好，其生物量維持在3x106~7 x 106cell·L-1；在P質(zhì)量濃度小于0.4 mg·L-1時(shí)，小球藻的生長(zhǎng)不明顯；在P質(zhì)量濃度大于0.4mg·L時(shí)，小球藻同時(shí)受到氮和磷濃度的影響。魏東等就優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)方式來促進(jìn)小球藻中葉綠素的產(chǎn)生，在結(jié)合了營(yíng)養(yǎng)方式以及培養(yǎng)條件的前提下，得出在葡萄糖質(zhì)量濃度為50g·L-1、硝酸鈉質(zhì)量濃度為3.75g·L-1，并將小球藻置于異養(yǎng)的條件下培養(yǎng)4天，達(dá)到了21.31g·L-1的高生物量濃度。
2.5 溫度的影響
孫凡蛟等指出溫度可以通過影響酶的活性、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用等進(jìn)而影響藻類的生長(zhǎng)發(fā)育。何振平等比較了不同溫度對(duì)藻類的生長(zhǎng)狀況的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明藻類對(duì)溫度適應(yīng)的范圍比較廣，主要體現(xiàn)在10~30℃時(shí)藻類可以生長(zhǎng)，24~28℃為藻類生長(zhǎng)的最適宜溫度。蕭銘明等通過單因子試驗(yàn)，研究了藻類在不同的溫度下對(duì)廢水氮磷的去除效果，結(jié)果表明，溫度在30℃時(shí)，藻類對(duì)廢水中總氮和總磷的去除率最高，分別為38.0%和59.0%。不同藻類都有其最適宜的溫度生長(zhǎng)繁殖，超出其適宜的溫度范圍，藻類就會(huì)生長(zhǎng)緩慢甚至是死亡。此外，光照的條件變化對(duì)溫度也有一定的影響。
2.6 鹽度的影響
鹽度對(duì)藻類的生長(zhǎng)及污水處理效能也有影響。張奇研究了鹽度對(duì)小球藻生長(zhǎng)量和溶氧量的影響，初步得出小球藻對(duì)鹽度的變化具有一定的適應(yīng)性，在鹽度為25時(shí)藻類的溶解量和生長(zhǎng)量為最大。LIU等研究了藻類在不同鹽度的影響下對(duì)市政廢水的去除效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明鹽度為3x10-11時(shí)，藻類的生長(zhǎng)量達(dá)到最大，且對(duì)硝態(tài)氮、氨氮以及磷的去除率分別達(dá)到100%、75.5%和63.5%。
3、結(jié)語與展望
菌藻共生系統(tǒng)的固定化技術(shù)不僅可以減少藻類的流失，還能填補(bǔ)藻類在光照上接收的不足，從而促進(jìn)藻類的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)一步提高了污水去除效果。菌藻共生系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到多種因素的影響，如光照時(shí)間和光照強(qiáng)度、pH值、溫度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等，要想使得系統(tǒng)達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，可以通過單因素法進(jìn)行剖析，將影響因素控制在最佳范圍內(nèi)。
菌藻共生技術(shù)在污水處理方面具有較好的前景，但如何進(jìn)一步提高去除效率仍然是個(gè)大難題，在今后的研究工作中，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注菌藻反應(yīng)器的關(guān)鍵影響因子，并且結(jié)合多種因素考慮。此外，藻類的回收利用也是研究重點(diǎn)之一，實(shí)現(xiàn)資源持續(xù)性發(fā)展，充分開發(fā)藻類的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。（來源：中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計(jì)院有限公司）
