全 文 ：Vol．43 No．11（2012）ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY
文章编号:1006- 4184（2012）11- 0034- 04
0 引言
微绿球藻(Nannochloris oculata) [1]是一种单细胞
薄壁海洋微藻，隶属于金藻门的真眼点藻纲，细胞呈
球形，直径 2~4 μm，微绿球藻对 N、P 营养元素的去
除极有优势[2]。沼液是厌氧发酵生产沼气的副产品，
含有丰富的氨基酸、 维生素和微量元素等生物活性
物质[3]，沼液随意排放会导致水体富营养化等环境问
题，利用水生植物富集氮、磷等营养性物质，是抑制
水体富营养化、净化水质的有效途径[4]。李岩等人[5]认
为，沼液培养微藻可以有效去除氮、磷，同时获得具
有商业价值的微藻细胞。 本文使用沼液培养微绿球
藻，探讨该藻对沼液 N、P的去除效果。
1 材料与方法
1.1 试验材料
微绿球藻由山东海水养殖动植物种质库提供；
沼液由杭州市开化县绿色能源推广站提供， 沼液经
沉降后，再用 100 目筛绢过滤 3 次，弃固体残渣，取
上清液。将沼液于 121 ℃高温灭菌 30 min。待压力表
读数降至零后，取出放冷，备用。分别选择原沼液、灭
菌沼液和不同稀释倍数的沼液作为试验水体。 原沼
液 TN 含量为 337.6 mg·L-1, 灭菌沼液 TN 为 272.8
mg·L-1。原沼液 TP 含量为 56.68 mg·L-1,灭菌沼液 TP
为 14.42 mg·L-1。
1.2 试验设计
放置 600 mL 液体于 1 L 三角瓶中进行通气培
养，其中培养液是由沼液添加蒸馏水制备而成，浓度
分别为 100％、80％、60％、40％和 20％(v ／ v)， 海水晶添
加量为 18 g，盐度 35％。采用小型空气泵配备沙滤头
摘 要：微绿球藻对环境变化适应性较强，若用沼液培养既能节约成本，又可以避免沼液所含 N、
P导致水体富营养化。论文主要研究在微藻培养过程中，高温灭菌、盐度、pH 值以及沼液稀释倍数等
因素对微藻生长及 N、P去除率的影响。研究表明，高温灭菌使 TN、TP降低，对微藻生长不利;较高的
pH 值对生长不利，而且盐度为 5‰时，微藻呈现负增长趋势。使用原沼液直接培养，体积分数为 20%
时，微藻生长最优，此时 N、P去除率分别为 71.96%和 72.40%。TP 去除率最高的是 100%的沼液培养，
去除率为 80.63%，TN去除率最高的是 40%的沼液培养，去除率为 82.74%。
关键词：微绿球藻；沼液利用；N、P去除率
环 保 技 术
微绿球藻去除沼液氮、磷研究
高 婷 晏荣军 裘俊红 刘振强 陆向红 计建炳
（浙江工业大学化学工程与材料学院， 浙江 杭州 310014）
收稿日期：2012-03-15
基金项目：浙江省重大科技专项（2006C11015）；浙江省教育厅项目（Y201018415）
作者简介：高婷（1988-），女，山西朔州人，硕士，从事微藻培养提取生物柴油研究。
34- -
2012年第 43卷第 11期《 浙 江 化 工 》
进行鼓气，调节通气装置使各组通气量基本相当，使
用室内空调控制温度为 25 ℃，自然光照。培养 10 d，
每天测量 680 nm 处的吸光值， 并在试验结束后测
定水中总氮（TN）含量、总磷（TP）含量，研究高温灭
菌、盐度、pH、沼液稀释倍数对微藻生长以及 N、P 去
除率的影响。
1.3 测定方法
TN、TP 的测定采用《水和废水检测分析方法》[6]
中的方法进行。
（1）TN标准曲线建立
采用线性拟合得标准曲线方程:Y = 0.00214 +
0.00918X，相关系数 R=0.99956,标准偏差 SD=0.00889。
图 1 TN 标准曲线
Fig. 1 TN standard curve
（2）TP标准曲线建立
采用线性拟合得标准曲线方程：Y = 5.96508E-
4 + 0.01962 X，相关系数 R=0.99905,标准偏差 SD=
0.00529。
图 2 TP 标准曲线
Fig. 2 TP standard curve
（3）氮磷去除率
微绿球藻的氮、磷去除效果以沼液中 TN、TP含
量的变化进行评价，主要用 N、P去除率[7]来表征，即
处理沼液氮磷含量的初始值减去培养 10 d后 TN、
TP含量后比初始值的百分率。
2 结果与分析
2.1 高温灭菌对微藻生长的影响
经过灭菌预处理的沼液，液体比较浑浊，呈棕黄
色，而原沼液则相对透明均一，为粽红色。测量原沼
液和灭菌沼液的 pH值，灭菌后 pH值为 8.3，高于原
沼液的 7.15，灭菌使 pH上升。而且使用 NaOH调节
原沼液的 pH时，液体同样变黄，同时在液体低层产
生大量白色絮凝物，分层现象明显。可以认为，沼液
颜色变化是由于 pH升高所致。高温蒸气灭菌使 TN
降低 19.19％,使 TP降低 74.56％。COD大致可以表示
水体中有机物[8]的含量。发现在灭菌前后沼液 COD
值保持不变。由于藻类也是一种有机物，可见 COD
的含量在一定程度上与藻类数量直接相关。在实验
过程中，对培养后的藻液进行含量分析时，采用高速
离心方法分离出藻细胞，通常分离不够完全，因此不
能用沼液培养前后 COD变化值来表征微绿球藻的
培养效果。
用两种沼液直接培养，图中曲线 1表示使用原
沼液直接培养，曲线 2表示使用灭菌沼液进行培养，
结果显示：原沼液培养微绿球藻效果在前一周内要
优于灭菌沼液培养，从第 8天开始，灭菌沼液所培养
微藻吸光值增长更多。由于高温灭菌消耗大量时间
和能源，而且培养一周也可达到去除 N、P的效果，
选用原沼液直接培养为宜。
图 3 高温灭菌对微藻生长的影响
Fig. 3 Sterilization impact the growth ofmicroalgae
35- -
Vol．43 No．11（2012）ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY
2.2 较低盐度对微藻生长的影响
培养液的盐度对微绿球藻的影响主要表现在
渗透压和比重上的作用[9],微绿球藻适应盐度的范围
较广，较低盐度时仍然能够存活但是对细胞生长不
利，盐度取决于液体中海水晶的含量，用折光仪进
行测定。可以通过定时补充蒸馏水，以平衡大量通
气导致的培养液水分挥发， 使得盐度保持不变。研
究低盐度对微藻生长的影响时，设置对照组，都用
原沼液直接培养，同时调节 pH 值为 8.45，其中不添
加海水晶，盐度为 5‰，另一组盐度为 35‰，结果如
表 1：
表 1 OD680 nm 增长值
Tab.1 OD680 nm increment
培养时间/d
添加海水晶组
不加海水晶组
1
0
0
2
0.294
-0.121
3
0.424
-0.145
4
0.477
-0.174
5
0.262
-0.18
6
0.110
-0.206
7
0.177
-0.122
8
0.532
-0.142
很明显，不加海水晶用沼液直接培养时，OD 值完全呈现负增长态势，因此若在工业实际应用中，需要添
加海水晶。
2.3 pH值对微藻生长的影响
图 4 pH 值对微藻生长的影响
Fig. 4 pH impact growth condition
图 4 中曲线 1 实验方案 pH 为 8.40， 曲线 2 试
验方案中 pH 为 7.15，pH 升高对生长不利。pH 的大
小影响微藻培养效果， 培养液的 pH 值一方面与水
中强酸离子和强碱离子的浓度差有关； 另一方面，
也受到弱酸离子含量与缓冲作用的影响，还有微藻
的光合作用和呼吸作用，以及培养液的温度和盐度
均能对 pH 值产生一定影响。 微绿球藻生长状况受
培养液 pH影响较强，pH升高较小时，OD增长变缓。
2.5 沼液浓度对微藻生长及 N、P去除率的影响
表 2 沼液浓度对生长的影响
Tab.2 The concentration of the biogas slurry impact growth
condition
确定最佳稀释比例时，原沼液培养，设置五个浓度
梯度，TN初始值分别为 337.60、270.08、202.56、135.04、
67.52 mg·L-1，TP 初始值分别为 56.68、45.34、34.01、
22.67、11.34mg·L-1。图 5显示，使用原沼液直接培养，
且体积分数为 20％时，微藻生长最优，此时 N、P 去
除率分别为 71.96％和 72.40％。TP 去除率最高的是
100％的沼液培养，去除率为 80.63％，TN 去除率最高
的是 40％的沼液培养，去除率为 82.74％。
图 5 沼液浓度对氮磷去除率的影响
Fig. 5 The concentration of the biogas slurry impact N、P
removal-rate
在实际生产实践中，用微绿球藻去除沼液氮和
磷时， 需要综合考虑其生长状况以及 N、P 去除率，
选用第 5 组实验方案（原沼液与蒸馏水的体积比为
1：4）最为理想，而且考虑对环境的影响，此时 N、P去
除率分别为 71.96％和 72.40％，可以运用。对于自由
悬浮的微藻处理系统，N、P 去除率应该与细胞浓度
直接相关，并且高度集中藻类数量将会提高去除
纪录数据
第 1 天 OD680 nm
第 10 天 OD680 nm
吸光值变化率/％
1
0.382
0.511
33.8
2
0.316
0.686
117.09
3
0.305
0.531
74.10
4
0.296
0.677
128.72
5
0.226
0.849
275.66
36- -
2012年第 43卷第 11期《 浙 江 化 工 》
效率并缩短停留时间。
但是过高的藻密度也会导致自影响 [10]，即藻本
身产生抑制剂，使得光合作用效率下降，从而影响
营养物质的去除。
3 讨论
微绿球藻对沼液 TN、TP 都有一定的去除效果，
而且 TN、TP去除率与沼液稀释比例直接相关，磷起
始浓度最低，微绿球藻较难获得足够营养源，生长
明显受影响，长势最差，因而对水体中营养物质的
抑制能力最弱。利用微绿球藻处理沼液，既能降低
生产微藻的成本，又能防止沼液直接排放导致的水
体富营养化问题，为沼液的处理提供了一条高效途
径。
参考文献：
[1] 余颖, 陈必链. 微绿球藻的研究进展 [J]. 海洋通报,
2005,24(6):75-81.
[2] 胡洪营,李鑫,杨佳.基于微藻培养的污水再生处理与
生物柴油生产耦合技术[C].见:2009 全国可再生能源-生物质
能利用技术研讨会论文集.2009:35-43
[3] 邢瑶 .沼渣沼液利用技术规程 [J].现代农业 ,2011,2:
90-91.
[4] 张卫 ,林匡飞 ,李辉 ,等 .伊乐藻对污染水体中氮 、磷
的净化效果及其克藻效应[J].农业环境科学学报, 2011, 30(3):
554-558.
[5] 李岩,周文广,张晓东,等.微藻培养技术处理猪粪厌氧
发酵废水效果[J].农业工程学报，2011,27(增刊 1):101-104
[6] 国家环境保护总局《水和废水检测分析方法》编委会.
水和废水检测分析方法 [M].北京:中国环境科学出版社，2002:
211-213,246-248,254-257.
[7] 吴湘,王友慧,郭建林,等.3 类水生植物对池塘养殖废
水氮磷去除效果的研究 [J].西北植物学报 ,2010,30(9):1876-
1881.
[8] 郑天凌.赤潮控制微生物学[M].厦门:厦门大学出版社,
2011.3.1.
[9] 张青田,胡桂坤.盐度对两种海洋微藻增殖的影响研
究[J].盐业与化工,2007,36(5): 12-14.
[10] 李飞,邢丽贞,闫春玲,等.环境因素对微藻去除氮磷
的影响[J].山东建筑工程学院报,2006,21(3):268-272.
N and P Removal from Biogas Slurry with Nannochloris Oculata
GAO Ting,YAN Rong-jun,QIU Jun-hong,LIU Zhen-qiang,LU Xiang-hong,JI Jian-bing
(College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014,
China)
Abstract:Nannochloris oculata has good adaptability to the environment changes. If use biogas slurry to
cultivate, it can be efficient and avoid the eutrophication lead by N and P. This paper try to study,during the
cultivating process of microalgae,how sterilization, salinity, pH value and dilution ratio influence the grow
condition and removal -rate of N, P. We found that high temperature sterilization make TN, TP reduce, has
disadvantage the microalgae growth. High pH value in growth disadvantage, and when salinity is 5 ‰, microalgae
present negative growth trend. Through this experiment, we have discovered that when culturing with biogas
slurry directly and adding 4 times of distilled water, the grow condition is superior. At this time, the removal-rate
of TN and TP are 71.96％ and 72.40％ respectively. The highest removal-rate of TP is 80.63％ when cultivating
with 100％ percent biogas slurry, the highest removal rate of TN is 82.74％ when cultivating with 40％ percent of
the biogas slurry.
Key words:nannochloris oculata; exploitation of biogas slurry; removal-rate of nitrogen and phosphorus
37- -