全 文 ：第 7卷 第1期
1 9 9 4年 l 月
环 境 科 学 研 究
R e se a r e h o f E n v ir o n m e n ta l S eie n e e s
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7
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Ja n u a r y 1 9 9 4
固定化小球藻净化污水的初步研究
严 国安 李益健
(武汉大学环境科学 系 , 武汉 4 30 0 72)
摘 要 采用褐藻酸钙凝胶包埋固定普通小球藻 , 对人工配制的污水进行静态模拟净化实验 , 研究了普通 小球藻
在固定和悬浮状态下 , 对污水中氨氮 、正磷酸盐及重金属汞的净化效率 。结果表 明 , 固定化小球藻的净化效率比悬浮
态要高得多 , 固定化小球藻对汞毒性的抗性亦较悬浮态强 , 在对悬浮藻有致 死作用的汞浓度条件下仍具较高净化效
率 , 同时分析了不 同浓度的汞对其净化效率的影响 。
关键词 固定化小球藻 污水净化 净化效率 汞
利用 固定化这一 生物技术对细胞进行固定来处
理污水是近年发展起来的一项污水处理更新的技术 。
其中 , 固定化微生物细胞处理污水已由实验性研究开
始进 入应用性阶段 , 国内外报导很多〔, , 幻 , 而固定化藻
类细胞净化污水的研究刚刚起步 , 许多学者进行了一
些有益的尝试 , 其研究内容包括对 N 、 P 的去除〔3 一 5〕 ,
对重金 属 的吸 收 〔‘, 尤 及 对 污水 中烃类化合物的去
除之6 ’, ‘〕等 , 国内已有采用吸附法固定藻类处理污水的
报道 二9〕 , 而采用效果更佳的包埋法固定藻类处理污水
未 见报导 。本实验初步研究 了固定化小球藻对氨氮 、
正磷酸盐及重金属汞的净化效率 , 并与未固定藻(悬
浮藻 )的净化效率进行对照 比较 , 并分析了污水中含
汞 的条件下 , 固定化小球藻净化效率的变化 , 以便为
进一步深入研究和应用打下基础 。
1 材料与方法
1
.
1 藻种
普通小球藻 (Ch lor el la v u 烤ar “ ) , 由中国 科学院
水生生物研究所淡水藻种库提供 。
1
.
2 载体和污水
载体为分析纯海藻酸纳 。 人工配制污 水 , 其配方
如下 : Ca (N O 3 ): · 4H ZO 0 . 8 9 ; M g S O ; · 7H ZO 0 . 2 9 ;
K ZH PO 4 0
.
2 9 ; K N O 3 0
.
1 9 ; N H 4 e l 0
.
2 9 ; F e C 13痕量 :
水 3 0 0 0 m L 。
1
.
3 固定化方法
将藻种离心浓缩 , 弃去上清液后与 4 %海藻酸纳
混合均匀 , 用滴管吸取滴在。. 1 m ol / L 预冷的 C aC1 2溶
液中即成藻珠 , 静置 Z h 后 , 倒出溶液 , 藻珠用生理盐
水及培养基洗涤 。
L 4 实验方法
藻种于 K n o p 液体培养基中培养 10d 后 , 均分为
两份 , 1份进行包埋固定 , 固定化后再均分为4小份 , 分
别放入含有。, 。. 2 , 0 . 8 , 1 . 4 仁g / L 汞浓度污水的4个锥
形瓶中 ; 另 1份保持悬浮状态 , 亦均分为 4小份 , 分别放
入另 4个装有如上相同汞浓度梯度污水的锥形瓶中 。
每瓶盛污水量为 40 m L 。将锥形瓶置于 光照培养箱
中 , 1 2W 日光灯每天 24 h 连续光照 , 温度控制在 24 士
2 ℃ 。每隔 2~ 4 h 摇动一次 。连续s d 对水中 N H 才一 N ,
PO 爱一 P 及 H g , + 进行测定 , 其中 , N H才一 N 采用纳氏
比色法 , PO考一 P 采用铝 一锑一抗分光光度法 , H g Z + 采
用双硫踪法 。具体测定方法参照《水和废水监测分析
方法尸 。〕进行 。
收稿 日期 : 1 9 9 3一0 4 一2 6
2 结果与讨论
2
.
1 对 N H 才一 N 和 PO 爱一 P 的净化效果
由图 1 、 图 2可知 , 固定 化小球藻对 N H 犷一 N 和
PO ;一 P 的净化效率明显高于悬浮藻 。在污水中 H g , 十
浓度为。, 0 . 2 , 0 . 8 , 1 . 4 拌g / L 条件下 , 静态停留时间
为s d , 固定藻对 N H才一 N 的净化效率分别为94 . 8 % 、
8 9
.
5 %
、
8 2
.
2 %和 63 . 4 % , 而悬浮藻的分别为 5 1 . 9 % 、
DOI：10.13198/j.res.1994.01.39.yanga.008
环 境 科 学 研 究 第7卷
3 0
.
7 %
、
12
.
5 %和 n . 8 % ; 固定藻对 Po l一 P 的净化
效率分别为 10 % 、 1 0 0 % 、 92 . 3 % 和 91 . 0 % , 而悬浮藻
的分别为8 9 . 7 % 、 7 1 . 8 % 、 4 3 . 6 % 和 4 1 . 0 % 。即使是在
1
.
4 陀 /I 一 H g 2+ 浓度下 , 固定藻的净化效率仍高于无
H g Z十 污水中悬浮藻的净化效率 。
⋯ n0 吞 口 其 固定藻悬浮藻
荃
Z
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图 l 小球藻在不同 H g Z十浓度下对
N H 不一 N 净化效率比较
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0 0 口 共
固定藻
悬浮藻
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曰\a0Ed
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3
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图 2 小球藻在不同 H g Z + 浓度下对
PO 盒一 P 净化效率比较
0
.
2 拌g /L H g , + 浓度污水中固定藻对 N H 不一 N 和
PO又一 P 的净化效率与无 H g , + 污水中的基本相同 , 说
明0 . 2 拌g / L 的 H g , + 对固定藻的净化效率无影响 , 而
悬浮藻的净化效率明显下降 , 说明 0 . 2 拜g / L 的 H g Z‘
已开始对悬浮态的小球藻产生抑制作用 , 与韩宏英
( 1 9 8 4 ) 〔川的报导一致 。 0 . 8 严g / L H g Z + 对固定藻的净
化效率影响极微弱 , 此浓度 H g卜下悬浮藻的净化效
率急剧下降 , 藻细胞受到严重伤害 。而 1 . 4 阳 / L H g , +
下 , 固定藻的净化效率有些下降 , 说明此浓度的 H g Z +
开始对固定藻产生抑制影响 , 而悬浮藻在此浓度下很
快死亡 , 对 N H才一 N 和 PO夏一 P 的净化效率下降到最
低点 , 其仅依赖细胞的被动吸附作用达到微弱的去
除 。 K hu m m o n g k o l等 ( 1 9 5 2 ) 〔, 2〕曾证明死亡细胞及其
细胞壁的吸附作用对污染物成分的去除 。 由此可见 ,
小球藻的固定化增加了其生理代谢活性 , 其对 N H 了-
N 和 PO爱一 P 的净 化效 率 提高 极 大 。 B a illie z 等
( 198 6) 〔, 3 〕研究固定化后丛粒藻细胞的生理特性时发
现 , 固定化丛粒藻光合放氧量高于悬浮藻的 3倍 ; 同
时 , 小球藻的固定化提高了其对汞毒性的抗性 。载体
凝胶可保护藻细胞免受汞毒物伤害〔川 。因此 , 固定化
小球藻不仅极大地提高了净化效率 , 特别是适合应用
于那些含有对天然藻类有抑制 、伤害及致死效应毒物
的污水处理中 。
2
.
2 对 H g , + 的净化效果
由图3 、 图4 、 图5可知 , 固定化小球藻对 H g , + 的去
除明显 高于悬浮藻 。 在 H g卜 浓度为 0 . 2 , 0 . 8 , 1. 4
阳 /L 的污水中 , 静态停留s d , 固定藻对 H g z+ 的去除
效率分别为94 . 7 % 、 94 . 5 %和 97 . 5 % , 而悬浮藻的分
别为79 . 7 % 、 8 . 1 %和 76 . 9 % 。污水中 H g Z本浓度负荷
对小球藻的去除效果有一定的影响 , H g Z + 浓度增加 ,
去除效率有所提高 。
许多学者贬6 , ’幻 曾研究悬浮藻对 H g Z十 的去除规
律 。 固定化小球藻随时间变化对 H g Z十去除速度变化
和规律与悬浮藻相似 。 小球藻对 H g Z十的去除效果主
要集中在净化作用开始的 1一 Z d , 由于藻细胞表面的
吸附作用 , 起初2d 去除速度很快 , 随后藻细胞表面的
H g 2+ 通过细胞膜向细胞 内转运 , 并在细胞 内富集 , 则
H g 2+ 的去除速度下降 。可见固定藻对 H g 2+ 的去除主
要是通过被动吸附起作用 。正是由于 藻类对汞的去除
规律和原理 , 1 . 4陀/ L 的 H g 2+ 虽然对悬浮藻有致死
效应 , 悬浮藻对 H g 2+ 的去除效率 较 0 . 2 , 0 . 8 拌g / L
H g Z + 条件下的低 , 但仍可达到 76 . 9% 。 W il ki n so n 等
第 1期 严国安等 : 固定化小球藻净化污水的初步研究
o o
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80队一 悬“
6 U卜、起汞的挥发约占20 % (最高可达 40 % ) , 载体凝胶吸附
占 1 0 % 。 由于藻类固定化后生理代谢活动大大提高 ,
则引起的汞挥发量较悬浮藻的更 多 , 但 又可重新溶解
到水相 , 这一点在含汞污水处理的生物净化反应器的
设计上有指导意义 。
1
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40
3 1
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2 3
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图3 0 . 2 拜g / L H g Z 一下小球藻对 H g , 一的去除
(已留一+褚
3
日寸lbJ( d )
9
.
0 0 图5 1 . 4 拼g / L H g 一下小球藻对 H g , 一 的去除
7
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2
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3 结论
小球藻固定化后对 N H 才一 N 、 P。爱一 P 的净化效
率 , 明显地高于悬浮藻 。 同时其对汞等毒物的毒性的
抗性 , 0 . 2 陀/ L H g 2+ 对固定藻无影响 , 0 . 8 , 1 . 4 陀 / L
随浓度增加 , 净化效率逐渐下降 , 而 0 . 2 雌/ L H g 2+ 对
悬浮藻产生抑制 , 后随浓度加大 , 净化效率急剧下降 ,
1
.
4 拌g / L H g 针使悬浮藻致死 , 其低微的净化效率仅靠
死细胞的吸附作用完成 。固定化小球藻对 H g , + 的去
除亦高于悬浮藻 , 污水中 H g Z + 浓度负荷大小对其去
除有一定影响 , H g , + 负荷增加 , 去除效率微弱提高 , 其
对 H g Z + 的去除规律与悬浮藻一致 , 去除效果主要集
中在开始的 1~ Z d 。
随着固定化技术的发展 , 固定化藻类净化污水的
深入研究 , 必将显示出广阔的应用前景 。
图4 0 . 5拌g /L H g , 十下小球藻对 H g Z本的去除
( 19 89 )
〔7 〕曾报导固定化小球藻对汞的去除效果 , 其中
藻细胞本身的去除占 70 %左右 , 藻细胞的代谢活动引
参加该工 作的还有谭智群 、 王 志坚 、 张忠新 、胡 玉波 , 在
此表示感谢 。
4 2 环 境 科 学 研 究 第 7卷
4
t io n in a lg a l e ell sys te m
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Bio t e eh I e t t e r s
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