不同营养模式下固定化斜生栅藻和普通小球藻氨氮去除能力对比分析

微藻培养耦合污水处理是一项极具潜力的绿色生物技术,具有污染物减排和资源化的双重效应.为明确不同微藻固定化后对NH₄+-N去除的差异及优势,以斜生栅藻和普通小球藻为研究对象,以自由生长为对照,通过5 d的批次培养试验对比分析了2种固定化微藻不同营养模式下对NH₄+-N污水的适应性及其生长特性.结果表明:①对比自由生长,固定化生长可有效提升斜生栅藻在自养和异养模式下的NH₄+-N去除能力,2种模式下最大去除率分别为98%和53%,而在混养模式下,最大去除率则从100%降至86%.②固定化生长对普通小球藻NH₄+-N去除率的提升较弱,仅在自养模式下发挥正效应,最大去除率可升至37%,在混养模式下,其自由生长优势强于固定化生长,当C/N为10时,NH₄+-N第4天即可完全去除.③固定化生长并未改变混养模式下2种微藻生长对ρ(COD_Cr)的依赖性,而该效应在异养模式下并不明显.④除自养模式外,固定化生长均略低于自由生长,并且普通小球藻的生长速率也显著高于斜生栅藻.研究显示,斜生栅藻单个细胞对NH₄+-N的去除能力优于普通小球藻单个细胞,斜生栅藻污水培养的适应性更强,并且固定化自养模式最佳,而普通小球藻固定化优势微弱.      

温度与营养盐耐受藻种筛选及其群落氮磷去除研究

为筛选出能适应不同温度与营养条件的污水处理优势藻种,探究其混合培养所形成微藻群落的污水处理效果,本文在实验室条件下,选择淡水小球藻、斜生栅藻、菱形藻、莱茵衣藻和小环藻,设置10,20,30℃ 3种不同温度,3种不同营养条件,TN、TP浓度分别为8.40与1.97mg/L,12.97与5.70mg/L,60.22与18.19mg/L,筛选出3种在不同温度和营养条件下耐受性和氮磷去除效果较好的优势藻种.进一步将筛选出的优势藻种分别进行藻类群落搭配,基于不同藻类群落对于人工废水中氮磷污染物的去除效果与稳定性确定优势藻种群落.结果表明：在3种不同温度下,小环藻和菱形藻的生长状况较稳定且氮磷去除率一般为80%以上;在3种不同的营养状况下,仅有斜生栅藻的生长速率和氮磷去除率较高,斜生栅藻、菱形藻与小环藻具有更好的环境耐受性与去除率.将上述3种藻分别进行群落搭配组合,发现菱形藻和小环藻的群落组合对TN和TP的去除率一般在80%～90%左右,没有异常变化;斜生栅藻、菱形藻与小环藻的群落组合生长状况较稳定.     

营养盐及Ca~(2+)对微囊藻和栅藻生长及竞争的影响

为了解营养盐及Ca2+浓度对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长及竞争关系的影响,以M11培养基为基础,设置了不同的营养盐水平和Ca2+浓度组,进行了2种藻的单独培养试验和混合培养试验。结果表明:在单独培养试验中,2种藻在试验Ca2+浓度范围内的生长规律均为:超富营养条件>富营养条件>贫营养条件,其中铜绿微囊藻的生物量总体表现为随Ca2+浓度的升高而减少,而斜生栅藻的生物量变化规律不明显;在混合培养试验中,贫营养水平条件下,在试验Ca2+浓度范围内斜生栅藻的竞争生长能力一直强于铜绿微囊藻,而在富营养和超富营养水平条件下,低Ca2+浓度组(≤20 mg/L)铜绿微囊藻的竞争生长能力强于斜生栅藻,高Ca2+浓度组(100 mg/L)其竞争生长能力不如斜生栅藻。     

混合营养方式下Cr（Ⅵ）胁迫对微藻生长和养分去除的影响

由于传统畜禽养殖废水处理方式存在不足,基于微藻的水污染控制技术受到越来越多的关注.以斜生栅藻为研究对象,探究了在混合 营养方式下,六价铬（Cr₂O₇^2-,0~4.0 mg·L^-1）胁迫对微藻生长及有机物（COD）、氨氮（NH₄⁺-N）和总磷（TP）去除的影响.结果表明：Cr（Ⅵ）对斜生栅藻的半数抑制浓度（EC50）为1.7 mg·L^-1 ,当Cr（Ⅵ）浓度较低（0.5 mg·L^-1）、暴露时间较短（≤36 h）时,斜生栅藻的生长和养分去除几乎不受 影响;此外,Cr（Ⅵ）胁迫对斜生栅藻生物量和氮、磷的去除影响较大,对COD的去除影响较小.当Cr（Ⅵ）浓度为4.0 mg·L^-1时,微藻生物质产率降低了82.5%,叶绿素含量降低了62.5%,COD、NH₄⁺-N和TP的去除率分别降低了27.3%、48.0%和38.6%;斜生栅藻细胞表面的羟基、氨基和 羧基有利于缓解Cr（VI）对藻细胞的毒害作用,0~4.0 mg·L^-1 Cr（Ⅵ）作用下,96 h藻细胞内的铬积累量为0.9~3.8 mg·g^-1.     

利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究

鉴于采用废水进行微藻培养并生产生物柴油可以有效节省微藻培养成本,甚至会带来额外的经济收益,该研究选取了自行筛选分离的产油微藻斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda),对其在上海市4家城市污水处理厂进出水共7个水样中的生长性能和氮磷利用率进行了检测。结果显示,批式培养试验中2种栅藻能较好地适应其中6个水样并保持正常生长状态,且优势度均在98%以上。6 d内微藻对氨氮、总氮和总磷的去除率分别为96%~100%、81%~96%、76%~99%,显示出较好的氮磷利用能力。但在对数生长期内2种微藻均不积累油脂,实际运行中需要另加油脂积累环节。半连续式培养研究结果表明,在每2 d换水1次,每次200 mL的换水周期中,南汇城市污水厂的进水能使四尾栅藻及斜生栅藻的生长速度基本稳定在0.20和0.28 g/(L·d)左右,藻种优势度保持在90%左右。研究结果显示,在合适的培养条件下,利用未处理污水培养产油藻以连续运行是可行的,但污水培养的关键问题将是在水力停留时间和微藻停留时间之间找到合适的平衡点,而经济有效的微藻采收回流手段及优势藻种控制技术将是今后的研究重点。     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

凤眼莲化感物质对铜绿微囊藻、斜生栅藻生长及细胞数相对比例的影响

为探索化感物质在蓝藻水华治理方面的应用潜力,选取在凤眼莲根系分泌物中发现的5种化感物质（亚油酸、亚油酸甘油酯、丙酰胺、N-苯基—2-萘胺和壬酸）,研究了3种剂量下（0.1、1.0、10.0mg.L-1）其对单一、混合培养铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响.结果发现,化感物质成分、剂量和藻类培养方式对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长...     

15株微藻对猪场养殖污水中氮磷的净化及其细胞营养分析

在实验室条件下调查了15株淡水微藻在猪场养殖污水中的生长性能、细胞组成及各微藻对污水中氮磷的去除效果.结果表明:15株微藻均可有效降低猪场养殖污水中的氮磷含量,但不同藻株对污水中不同形态氮的去除效果差异明显.多棘栅藻(Scenedesmus spinosus)SHOUF7、多棘栅藻(S.spinosus)SHOU-F8和四尾栅藻(S.quadricanda)SHOU-F35去除总氮效果最佳.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和斜生栅藻(S.obliquus)SHOU-F21去除硝态氮效果最好,最大去除率可达到100%.椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)SHOU-F3、单生卵囊藻(Oocystis solitaria)SHOU-F5和四球藻(Tetrachlorella alternans)SHOU-F24去除氨态氮效果最好,最大去除率为97.82%.各株微藻对污水中总磷的去除率均很高,可达91.00%以上.利用猪场养殖污水培养的各株微藻细胞蛋白含量及脂肪酸组成差异显著,蛋白含量最高的为椭圆小球藻(Ch.ellipsoidea)SHOU-F3(43.90%),含量最低的为多棘栅藻SHOU-F8(23.87%);16∶0和18∶3n3在各株微藻中含量均较丰富.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8、淡水小球藻(Chlorella sp.)SHOU-F19和针形纤维藻(A.acicularis)SHOU-F120的脂肪酸甲酯的理论烷基值超过47.因此,多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和四尾栅藻SHOU-F35是净化猪场养殖污水的优良藻株,其中,多棘栅藻SHOU-F8是猪场养殖污水净化耦合微藻生物柴油生产的合适藻株.     

基于城市污水资源化的微藻筛选与污水预处理

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源.由于城市污水含有大量的微生物,成分复杂,且不同藻种对污水的适应性与耐受性不同,因此,需要筛选出适宜于城市污水培养和高效产脂的藻种,并研究城市污水预处理方式,以使预处理后的城市污水更适于微藻的生长与产脂.本文根据课题组前期获得的藻种在城市污水中的生长与产脂情况以及对污水的净化能力筛选出适宜于城市污水培养的藻种.其中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)原始株与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)离子诱变藻株生物质与油脂产量较高,经污水培养后油脂产量分别可达0.43 g·L~(-1)、0.33 g·L~(-1),且含有较多的C16~C18脂肪酸,适宜于生物柴油的制备,同时可使培养后污水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到86.4%、100%、94.3%、93.4%和81.8%、100%、94.9%、94.2%.对可规模化扩大的污水预处理方式进行研究,发现不同藻种所最适的污水预处理方式不同.对于耐污性能较强的斜生栅藻原始株,除去粗大悬浮物后的城市污水即可用于其培养.对于蛋白核小球藻诱变株,城市污水经沉淀、过滤联合预处理后适宜于其培养.     

微藻生物强化对藻-菌颗粒污泥的形成影响及污染物去除研究

为了探究微藻强化好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge, AGS)方式培养藻-菌颗粒污泥(microalgal-bacterial granular sludge, MBGS)的可行性及其关键藻种的潜在作用机理,分别向序批式光生物反应器(光强4 000 lx)中投加小球藻(R1反应器),小球藻和斜生栅藻(R2反应器),小球藻、斜生栅藻和鲍氏细鞘丝藻(R3反应器),并对形成的MBGS理化特性、污染物去除及微生物群落结构进行系统研究. 结果表明:①MBGS均能在30 d左右形成,其稳态下的污染物去除总体优于AGS,对COD、NH₄+-N、TN和TP的平均去除率分别在98%、97%、77%和93%以上,且R2、R3反应器对NH₄+-N、TP的去除率显著高于R1反应器(P<0.05). ②胞外聚合物(EPS)分析表明,与R1反应器相比,R2、R3反应器具有更多的芳香蛋白、可溶性微生物副产物、腐殖酸、类富里酸等成分,有利于MBGS的形成. ③R3反应器中鲍氏细鞘丝藻被淘汰,形成了与R2反应器主要藻种类似的MBGS. ④R1、R2和R3反应器稳态下具有硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和红环菌科(Rhodocyclaceae)等脱氮除磷功能微生物. 研究显示,在微藻生物强化形成MBGS的过程中,斜生栅藻可能起到重要作用,提高了氮、磷的去除率,并有利于维持MBGS的稳定性.      

竞争条件下光照对两种淡水藻生长的影响

研究了铜绿微囊藻与斜生栅藻在单种和三种配比(10:1、1:1、1:10)共同培养条件下,不同的光照强度对其生长的影响,计算了不同培养体系中两种藻的磷吸收半饱和常数。结果表明:单独培养时,铜绿微囊藻在3000lx获得最大增长率,而斜生栅藻在5000lx时增值最快;共同培养时,两种藻的生长速率相对单独培养条件下均有不同程度的下降,两种藻之间存在着互相的竞争抑制作用;在10:1共培养条件下,栅藻对微囊藻的抑制作用超过了微囊藻对栅藻的抑制作用;在1:1和1:10共培养条件下,光强低于6600lx时,微囊藻对栅藻的抑制作用相对于栅藻对微囊藻的抑制作用更大。从光吸收半饱和常数看,微囊藻的光吸收的半饱和常数总是小于栅藻,可见微囊藻对光更具亲和性。总体上看,较低光照下,微囊藻的竞争能力强于栅藻,微囊藻竞争成为优势种具有较高的概率;而光照强度较大时,栅藻竞争成为优势种具较高的概率。     

栅藻LX1在水产养殖废水中的生长、脱氮除磷和油脂积累特性

利用高含油脂微藻处理废水,可以实现废水处理与生物柴油生产的耦合,已成为废水处理领域新的研究方向.研究了1株高含油脂的淡水栅藻LX1（Scenedesmus sp.LX1）在水产养殖废水中的生长、脱氮除磷和油脂积累特性.结果表明,栅藻LXl在该废水中的内禀生长速率、最大种群密度和最大种群生物量增长速率分别为0.44 d-1、7.46×106个.mL-1和0.82×106个.（mL.d）-1.培养至稳定期后,栅藻LXl对废水中的氨氮、亚硝态氮、硝态氮和磷的去除率分别为95.5%、96.3%、85.8%和98.8%;其生物量干重为0.38 g.L-1,单位藻细胞油脂含量高达31.6%.因此,栅藻LXl在水产养殖废水的净化和资源化方面具有较大优势,适于作为耦合工艺的优选藻种.     

再生水补充景观水体中藻类的生长比较

以太原市污水净化二厂二级出水作为景观水体补水水源,比较了以再生水为培养基的小球藻、斜生栅藻、鱼腥藻和针杆藻的生长情况,利用Logistic对数形式模型拟合了藻类在纯培养和共培养条件下的生长曲线.结果表明,在纯培养和共培养条件下,4种藻类的生长情况均为小球藻>斜生栅藻>鱼腥藻>针杆藻.其中,针杆藻的竞争能力较差;鱼腥藻虽然有较强的增殖能力,但并不处于优势地位;斜生栅藻能与小球藻形成竞争,较适宜在该水质条件下生长;小球藻具有较强的竞争优势,为该水质条件下的优势藻种.以污水二厂二级出水为景观水体补水时,应重点防止绿藻尤其小球藻的过度生长.      

不同氨氮浓度对4株常见藻株生长及酶活性的影响

高氨氮问题是影响微藻处理养猪沼液的难点.本文以筛选获得的衣藻、葡萄藻、紫球藻和栅藻为研究对象,液体培养下模拟现实沼液废水,分别于培养基中设置50、500和2 000 mg·L~(-1)的氨氮浓度,探究不同氨氮浓度对微藻生长及藻细胞酶活性的影响.结果表明,不同氨氮浓度下,衣藻和栅藻的生长受到不同程度的抑制,生物量和生物产率均低于正常培养基;50 mg·L~(-1)氨氮下紫球藻的生物量和生物产率分别为1. 78 g·L~(-1)和0. 16 g·(L·d)~(-1),高于KOCK培养基; 500 mg·L~(-1)氨氮中葡萄藻的生物量和生物产率分别为1. 95 g·L~(-1)和0. 18 g·(L·d)~(-1),高于BG11培养基.各藻种的SOD、POD和CAT均表现为随着氨氮浓度的升高,活性最终呈下降的趋势,丙二醛(MDA)亦然.本研究期望为微藻处理高浓度氨氮沼液提供理论基础.     

不同扰动条件下微囊藻和栅藻竞争能力的比较

以扰动为主要限制因子,研究铜绿微囊藻和栅藻在纯培养和共培养情况下的生长状况,探讨了竞争和种群增长率之间的关系,以判断藻类竞争的结果。结果表明:适宜的扰动有利于微囊藻的增长和聚集,较大强度的扰动则抑制微囊藻的生长。在共培养体系中,铜绿微囊藻有更强的竞争能力和抑制其它生物生长的能力,获得最大生物量和远大于栅藻的增长率。     

不同pH下对硝基酚(p-NP)对小球藻和斜生栅藻的毒性

为研究水体中典型有机污染物的环境基准,考虑环境因子对污染物生物效应的影响,选取生长速率(μ),无可观察效应浓度(NOEC),最低可观察效应浓度(LOEC)和半抑制浓度(EC₅₀)为指标,研究了不同pH(7,8和9)对小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的生长以及对对硝基酚(p-NP)毒性的影响. 结果表明:pH为7～9时,小球藻和斜生栅藻均可正常生长,但各自最适生长的pH不同,小球藻的最适生长pH为8,而斜生栅藻的最适生长pH为9. p-NP对小球藻和斜生栅藻的毒性均随pH的增大而降低,pH为9时毒性最小,但p-NP对斜生栅藻的毒性比对小球藻的大,即斜生栅藻对p-NP要比小球藻更敏感. 因此,在研究p-NP的水生态基准时,应该考虑pH的影响.      

头孢拉定及光降产物对藻类生长影响的研究

文章研究头孢拉定和经紫外光降解不同时间的头孢拉定产物对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长及叶绿素a含量的影响.结果表明,头孢拉定对两种藻均有抑制作用,且随着浓度的增加抑制作用加强,但两者的抑制效果不同;3 mg/L的头孢拉定能显著抑制铜绿微囊藻的生长以及叶绿素a含量的增加,但对斜生栅藻只有微弱的抑制作用,即便是10 mg/L的头...     

通用浓度加和模型预测有机磷与三嗪农药对绿藻的联合毒性

基于微板藻毒性试验测定5个有机磷农药与4个三嗪类农药的单个及联合毒性.根据半数效应浓度(EC50),对斜生栅藻96h生长抑制的毒性大小顺序为:西草净>阿特拉津>扑灭通>苯嗪草酮>草甘膦>敌敌畏>磷胺>乙酰甲胺磷>甲胺磷.这表明直接干扰光合作用电子传输的三嗪除草剂的藻毒性明显大于有机磷农药.以通用浓度加和作为参考模型,三嗪类农药按EC50和EC10(10%效应浓度)浓度比的混合物对斜生栅藻呈现加和毒性.有机磷农药按EC50和EC10浓度比的混合物在低浓度呈现加和毒性,在高浓度呈现协同毒性.有机磷与三嗪类农药按EC50和EC10浓度比的混合物在低浓度为加和毒性,在高浓度为协同毒性.