藻菌共培养体系处理污水及产油耦合的初步研究

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随着经济社会的不断发展以及资源能源短缺问题的日渐凸显,微藻生物技术在污水处理的可持续发展中发挥着越来越重要的作用。利用藻类能够吸收利用污水中的营养物质并将其转化为高附加值产品的特点,将微藻污水处理技术与生物柴油生产相结合,可以在实现污水资源循环利用的同时降低微藻的培养成本。但是在该技术的大规模推广运用过程中,保证系统的完全无菌是极其困难的,而某些细菌的存在被证实能够强化微藻在生物质积累和油脂生产等方面的优势。因此,本研究利用污水培养微藻并构建藻菌共培养体系,深入探究藻菌之间的相互作用关系,筛选脱氮除磷效率高、油脂产量大的藻菌组合,为进一步构建和推广稳定高效的藻菌共生体系提供理论依据。
  文献计量分析结果表明将藻菌污水处理与生物质能源生产相耦合的模式确实是目前该领域的研究热点与前沿趋势。分别构建微藻-恶臭假单胞菌和微藻-地衣芽孢杆菌共培养体系,结果表明在藻菌接种干重比为5∶1的情况下,Scenedesmussp.336+Pseudomonasputida体系的综合表现最佳,该体系所获得的总生物质干重达到910.33mg/L,总脂含量为25.51%,对NH4+-N和COD的去除率分别达到98.65%和98.06%并能够实现对NO3--N、PO43--P的完全去除,且以上所有效果均显著优于微藻纯培养体系。
  此外,以藻菌接种干重比1:1构建微藻-活性污泥共培养体系,考察不同体系对人工市政污水的净化效果以及微藻油脂的积累情况,结果显示藻菌共生体系比纯藻体系更具优势。培养7天后,Scenedesmussp.336+AS共生体系所获得的油脂产率最高(18.90 mg/L/d),系统中的NO3--N和COD能够被完全消耗,并且该体系对PO43--P和NH4+-N的去除率分别为99.82%和87.13%。通过测定总超氧化物歧化酶(SOD)活性,证明了氧化应激与微藻脂质积累之间的关系。将各体系中吲哚-3-乙酸(IAA)含量的检测结果与微生物群落结构与多样性分析结果相结合可知,一些优势植物促生菌确实能够分泌植物激素以增强藻类和细菌的相互作用,而活性污泥中存在的能够与微藻共存的反硝化细菌也提高了共培养体系对废水的处理效率。
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