全 文 ：小球藻处理废水研究进展
胡月薇 , 　邱承光 , 　曲春波 , 　史贤明
(华中农业大学食品科技系教育部农业微生物重点实验室 , 武汉　430070)
摘　要:综述了国内外利用小球藻处理废水的最新研究进展 ,重点阐述了小球藻吸收和利用废水中营养成分 、超负荷吸收和富集重
金属 、降解有毒有机化合物的性能。
关键词:小球藻;　废水处理;　重金属
中图分类号:X703　　文献标识码:A　　文章编号:1003-6504(2003)04-0048-03
　　目前去除废水中有机物仍多采用传统生化污水处
理技术 ,此法虽能去除废水中部分有机物 ,降低 BOD 、
COD ,但出水中仍含有较多的营养物质 ,易引起水体富
营养化。去除废水中的重金属大多采用物理法或物理
化学法 ,但此法药剂耗量大 、处理成本高 。氧化塘是一
种和下游生物技术结合起来的较简单的废水处理方
法。氧化塘和下游的滴流生物滤器或活性污泥结合起
来可以经济有效地去除废水中的 N 、 P ,不仅处理效果
好 ,而且处理费用仅仅是传统处理方法的 50%[ 1] 。小
球藻是氧化塘中的主要藻类之一 ,在氧化塘处理废水
的过程中起着重要的作用 ,并且还可异养培养 ,将富含
养分的无毒废水进行资源化处理。本文着重介绍了近
几年国内外利用小球藻处理废水的研究进展 。
小球藻(Chlorel la)是单细胞藻类 ,大约有 10 个
种 ,生态分布广泛 ,小球藻生长的营养需求简单 ,能够
在含有 99%的水 、1%的无机盐和溶解性气体的严格
无机培养基中连续自养生长 ,易于培养 ,生长速度快 ,
应用价值高 。早在 20世纪 40 年代 ,美国 、日本 、德国
和以色列就开始了小球藻规模培养的研究。最近 ,小
球藻异养技术 ,特别是高细胞浓度培养技术的研究证
实小球藻既能光能自养 ,也能异养培养[ 2] 。小球藻能
超负荷吸收重金属 、利用无机盐 、降解农药 、烷烃 、酚
类 、邻苯二甲酸酯等多种有机物。
1　小球藻吸收和利用废水中的氮 、磷等营养成分
食品发酵工厂废水中没有或很少含有毒物质 ,但
含有蛋白 、磷 、钾 、铁和一些微量元素 ,且 COD 、BOD都
很高 ,大量排放会造成水体污染和资源浪费 。食品发
酵工厂的废水很适合小球藻的生长 ,因此有学者对利
用小球藻处理食品发酵工厂废水进行了研究 , 力图将
废水处理与资源充分利用结合起来 。
基金项目:教育部留学回国人员启动基金资助(98-02-13-01)
作者简介:胡月薇(1977-),女 ,硕士 ,从事微生物学研究。
蒋培森等[ 3] 选用蛋白核小球藻处理啤酒厂废水
污泥。将废水污泥的抽提液以不同比例与培养基混
合 ,以不加抽提液的培养基为对照 ,然后分别接种等量
的蛋白核小球藻。在 25℃, 10h 光照/d(5000Lux)和
每天摇动两次的条件下培养 , 10d后发现在废水污泥
抽提液与培养基之比为 80:20时 ,无论是藻生物量还
是粗蛋白含量都在几组处理中是最高的 ,与对照相近。
日本的山崎繁久等[ 4] 在海生小球藻的培养液中
添加白酒酿造的蒸馏废液 ,然后在恒温箱内 ,充气 ,光
照等条件下培养 7d。结果表明 ,蒸馏废液能促进海生
小球藻增殖。
本实验室初步研究表明 ,小球藻在无光异养条件
下能利用啤酒厂废水中多种营养成分。小球藻去除废
水中的铵态氮并将它们转化为细胞中的蛋白质 、叶绿
素等含氮物质 ,并显著地降低废水中的 COD 、BOD。
2　小球藻对重金属的超负荷吸收和富集
Pascucci等[ 5]将铜 、铁 、镍 、铝 、锌等金属化合物与
蛋白核小球藻的混合物分别接种于蒸馏水 、海水 、废水
中。经过培养后发现铜 、镁能够被最有效去除。Gon-
zalez等[ 6]报道在一个废水池中发现了自然生长的单
细胞藻类小球藻和一种细菌共同生存。并进一步研究
发现这两种微生物被人工固定在藻酸珠子时能共存 ,
小球藻的色素单位产量提高 ,小球藻的细胞单位产量
基本上保持恒定 ,所以可以利用细菌和小球藻共生来
处理废水。Mohapatra等[ 7]研究了小球藻解除水银毒
害作用的能力。Liang 等[ 8]发现小球藻能够在含有重
金属及过量铵的废水中生长 ,处理废水的同时实现了
废水中资源的利用。
Hammouda 等[ 9] 报道以四尾栅藻(Scenedesmus
quadricauda)和小球藻为主体的藻类培养—废水净
化—水产养殖的联合体系。利用藻类处理废水 ,可以
使废水的 COD 、BOD5 达到排放标准 。并研究了不同
·48·
环境科学与技术　　第 26 卷　第 4 期　2003 年 7 月
的藻类去除磷 、氮的模式 ,结果表明藻类都能有效的去
除磷 、氮 ,去除率达到 100%。重金属去除率可达到
64.2%～ 100%。
小球藻对重金属的超负荷吸附能力取决于许多因
素 ,如温度 、重金属浓度 、培养基的营养成分 、pH值等。
Rollemberg 等[ 10]研究小球藻吸附镉离子的机理。结
果表明 ,废水中的氢离子浓度和碱性金属阳离子间的
竞争对小球藻吸附镉离子功能有影响。
Muyssen等[ 11]研究发现通过诱导藻株能改变小
球藻耐受锌的能力 。小球藻一般能耐受 65μg/L 锌 ,
经过 100d的诱导期后 ,提高了其对锌的忍受度。
Chong 等[ 12] 研究了普通小球藻(Chlorella vul-
garis )和四尾栅藻等 11 种藻类处理综合废水中的镍
和锌的规律性 。这 11 种藻类能在含有 30mg/L 镍和
30mg/L 锌的废水中生存 。其中四尾栅藻具有最大的
藻生物量而呈现出最强的处理镍的能力 ,处理 5min后
废水中镍去除率达 97%;处理 90min后废水中镍的浓
度进一步下降到 0.4mg/L ,去除率达 99%。利用四尾
栅藻处理含有 30mg/L 镍和 30mg/L 锌的废水 , 5min
后发现超过 98%镍和锌被同时去除 ,表明锌的存在并
不影响四尾栅藻处理镍的能力 。小球藻处理镍的能力
仅次于四尾栅藻 ,经过小球藻处理 90min后 ,镍的浓度
从30mg/L 下降到10mg/L ,其处理镍的能力几乎不受
锌存在的影响。进一步比较单位生物量处理金属的能
力 ,小球藻具有最强的吸收镍和锌的能力。
Wang 等[ 13]研究发现废水中主要的营养物质如
磷 、氮等影响了小球藻超负荷吸收铬和硒的能力。实
验中通过测定金属富集系数来评价小球藻对金属的吸
收能力。结果表明 ,当加入一定浓度的磷时 ,小球藻吸
收金属的能力下降。
3　小球藻降解有机化合物
王翠红等[ 14]采用海藻酸钠作为包埋剂 ,制成具有
一定强度直径为 4mm 的海藻酸钠小珠 , 每个小珠含
1.8×105 个小球藻 。用固定化小球藻处理酚浓度为
220.5mg/ L 的废水 ,在光照 6000 ～ 7000lux ,温度 20 ～
25℃,光暗比 12∶12 ,充气量 30mL/h 条件下 , 经 72h
处理后 ,出水酚浓度可降至 0.306mg/L , 达到国家地
面水一级排放标准 。结果表明 ,采用固定化小球藻处
理含酚废水 ,出水透明度高 、稳定 、物理性好 、成本低。
孙红文等[ 15]利用普通小球藻 、蛋白核小球藻和斜
生栅藻处理偶氮染料废水 。实验中 ,在这 3种藻培养液
中分别加入 10种不同结构的单偶氮染料 ,在温度为
25℃±1℃, 12h光照(光照强度 450Lux), 12h黑暗 ,以
及光照时每 3h振荡充气一次的条件下培养。结果表
明 ,蛋白核小球藻生长最好 ,脱色率最高;在 10种单偶
氮染料中对酸性红 B的脱色率最高可达89.8%。
Ogbonna等[ 16]研究发现 ,在异养和光合自养条件
下类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)、小球藻都能
利用废水中的有机物来生长 ,尤其在异养条件下 ,类球
红细菌和小球藻都能高效地处理废水 。结果表明 ,它
们中的任何一种菌株单独处理废水时不能同时完全去
除醋酸盐 、丙酸盐 、铵盐 、硝酸盐及磷酸盐 。但把两者
结合起来处理废水 ,就能同时去除上述物质 。因两者
各有所长 ,所以可以根据废水的成分而决定类球红细
菌和小球藻的最佳比例 ,以达到最佳的处理效果。
4　结束语
利用小球藻处理废水 ,可有效地去除废水中的有
机物质 、磷 、氮和重金属 ,处理水可用于农田灌溉和工
业生产 。另一方面小球藻含有大量可利用的叶绿素 、
叶黄素和其他类胡萝卜素 、丰富的蛋白质(≥50%)、碳
水化合物 、B族维生素(所含的维生素 B12比人体肝脏
中还高)、维生素 C 、维生素 E 、小球藻生长因子
(CGF)、矿物质以及平衡的微量元素与必需氨基酸。
由此获得的藻体若不含有毒有害物或经处理后有毒有
害物不超标则可作为动物饲料 、饵料 、人类的潜在食品
或精细化工品原料。利用小球藻处理废水既可以净化
环境 ,又可降低生产小球藻的成本。这为废水的资源
化处理提供了一条新的高效而经济的途径。
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·49·
小球藻处理废水研究进展　胡月薇 ,等
3　对今后研究的建议
(1)根据森林所受的大气污染危害确定其损失程
度 ,从而进行经济性评估 ,确定损失—效益关系 ,对森
林进行科学合理的规划。
(2)以前研究单一污染气体对森林的影响较多 ,而
现实中森林的受损及衰退往往是多种污染气体综合作
用的结果 。因此今后有必要结合生理生化指示法加强
这方面的研究。
(3)在实验模拟条件下尽可能的确定多种污染气
体协同作用时的阈值 。从而使森林在自身不受危害的
情况下较多的吸收污染气体 ,减少对人类及其它生物
的危害 。使其作为制定排放的依据之一 ,在工业发展
与生物圈协调发展之间找到最佳的平衡点。
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(收修改稿日期:2002-09-06)
·63·
森林与大气污染　张永生 ,等
Abstract:This paper summarizes the development of cataly tic
technology in the recent y ears with respect to its applications to air
purification , w ater/ wastewa ter treatment and abatement of auto-
mobile exhaust , etc.Relevant problems are discussed and future
trends analyzed.
Key words:ca taly tic technology;po llutants;titanium diox ide;
pho to-catalysis
Recent Progress in Purification of Wastewater by Chlorella
HU Yue-wei , Q IU Cheng-guang ,
QU Chun-bo , SHI Xian-ming
(Department of Food Science and Technology ,
Key Laboratory of Agricultural Microbiology ,
Huazhong Agricultural University , Wuhan 430070)
Abstract:This paper review s the recent prog ress in researches of
applying chlorella to treatment o f wastewa ter , focusing on its abili-
ty of removing nutrients , abso rbing and accumulating of heavy
metals as w ell as decomposing organic compounds.
Key words:chlorella;w astewater purifica tion
Application of Microorganisms toOdors Abatement
MA Mei-rong1 ,WANG Guang-yu1 ,
XUAN Shi-wei1 ,SUN De-zhi2
(1.Harbin Institute of Technology at Weihai ,Weihai 264209 ,
2.Harbin Institute of Technolog y ,Harbin 150001)
Abstract:This paper introduces a micro-org anic product , Effec-
tiv e M icroorg anisms (EM)developed by a Japanese scientist , fo-
cusing on its efficiencies of de-odorization applied in the area of
w astewater treatment , garbage disposal and sw ine and poultry ma-
nure treatment.
Key words:de-odo rization;microorg anism;Effective M i-
croorganisms
AnOverview of Removing Trace-level Organic
pollutants from Raw Water by
Biological Active Rapid Filter
ZHANG Chang , ZENG Guang-ming , YU Jian
(Department of Env ironmental Science and Engineering ,
Hunan University , Changsha 410082)
Abstract:Biological active rapid filter(BARF)as a relatively new
filtration facility w as described and several key factors , i.e.pre-
oxidation , filter media , empty bed contact time (EBCT) and
back-w ashing evaluated.Development and problems linked with
the filter were discussed in this paper as well.
Key words:drinking w ater treatment;trace-level organic pollu-
tants;BARF
A Study of Photo-catalytic Degradation of
Methyl Orange by TiO2-SO2-4 /Glass
ZHAO Qian , JIANG Ting-shun
(School of Chemistry and Chemical Engineering ,
J iangsu University , Zhenjiang 212013)
Abstract:This paper presents the preparation of TiO 2-SO2-4 / Glass
(both o rdinary glass and ground flat glass)by the sol-gel method
and the examination of the photo-cataly tic performances.The re-
sults showed that the one using g round glass as a carrier had better
pho to-catalytic activity and longer life span.It was concluded that
TiO2 adherent on ground glass and then treated with H2SO4 solu-
tio n could greatly upgrade photo-cataly tic performance.
Key words:TiO2-SO2-4 /Glass;photo-cataly tic oxidation;methyl
o range
An Improved Pretreatment Method for Analysis of
Sulphide inWastewater
LIN Ying
(Environmental Monitoring Station of Wuzhou City ,
Wuzhou 543002)
Abstract:The improvement of sulphide analysis method highlighted
the pretreatment using negative pressure instead of the conventional
stripping with nitrogen to decrease potential leakage of volatile hydro-
gen sulphide during the pretreatment.The paper presents better recov-
ery rate(over 90%)of the modified method compared with the con-
ventional one.
Key words:negative pressure;pretreatment;wastewa ter analysis;
sulphide
Forest and Air Pol lution
ZHANG Yong-sheng , FANG Jing-hua
(Taiyuan University of Technology , Taiyuan 030024)
Abstract:Recent studies on the relationship betw een forest and air
pollution are summarized in brief and mechanism of forests in ab-
so rption and neutralization of airborne pollutants and the harms in-
cur red by air pollution to forests are analyzed.The concept of
threshold value is discussed and suggestion is made as well about
investigation of the synergetic effect o f airborne multi-pollutants on
forest.
Key words:air pollution;forest;clean;threshold
Environmental Science and Technology
Vol.26 , No.4 , July 2003 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Abstract