全 文 ：第 28卷 第 1期 海 洋 环 境 科 学 Vol.2 8 , No.1
2 0 0 9 年 2 月 MARINEENVIRONMENTALSCIENCE Feb. 2 0 0 9
小球藻对养殖废水中 N、P的去除研究 ＊
陈春云 1 ,庄源益 2 ,方圣琼 1
(1.福州大学环境与资源学院 ,福建福州 350002;2.南开大学环境科学与工程学院 ,天津 300071)
摘 要:针对工厂化对虾养殖废水处理进行了初步研究 ,通过模拟试验进行小球藻 N、P去除能力的探索。结果表明:被试
藻类在水体中生长良好 ,小球藻能很好地去除水体的 N、P,培养 4d后 , 水体中 NH4-N的去除率达到 80%以上 、PO4-P的去
除率达到 85%以上;在适宜的温度 、光照 、pH值条件下 ,最适合小球藻生长的 N/P值为 8,小球藻的 4d增长量可以达到初始
量的 10倍。
关键词:水产养殖废水;小球藻;富营养化;N、P去除
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1007-6336(2009)01-0009-03
StudyonN, PremovedinculturingwastewaterbyChlorela
CHENChun-yun1 , ZHUANGYuan-yi2 , FangSheng-qiong1
(1.ColegeofEnvironment＆Resources, FuzhouUniversity, Fuzhou350002, China;2.ColegeofEnvironmentalScience＆Engi-
neering, NankaiUniversity, Tianjin300071, China)
Abstract:ThestudyonnitrogenandphosphorusremovedintheculturingwastewaterbytheChlorelawasmade.Theresultsshowed
thatthealgacangrowwellinthewaterbody, andthechlorelacanwelremovethenitrogen, phosphorusinthewaterbody.Aftercul-
tivating4days, theremovalrateofnitrogenismorethan80%, theinorganicphosphorusmorethan85% inthewaterbody.Under
thenormaltemperature, ilumination, pH, rateN/P8ismostsuitableforgrowthofthealga.Theincreasingamountcanreach10
timesofinitialquantityofchlorelain4thday.
Keywords:culturingwastewater;Chlorela;eutrophication;removalofnitrogenandphosphorus
小球藻在分类学上属于绿藻门 、绿藻纲 、绿球藻目 、
卵胞藻科 , 常见的有蛋白核小球藻 , 此外还有盐生小球
藻 、眼点小球藻 、卵形小球藻和海生小球藻 , 它们在富含
有机质的污水中能够很好地生长 [ 1 , 2] , 且小球藻对温度 、
盐度的适应能力很强 , Ganter等 [ 3 , 4]比较了多种藻类 , 认
为小球藻是去除效率最高的藻类之一 , 用做去除污水的
N、P等物质是一种很有应用前景的单细胞藻类。
本文以小球藻作为研究对象 , 研究了小球藻对 NH4-
N、PO4-P的吸收情况 , 确定去除率及 N、P的比例对去除
率的影响 , 为开发实用的养殖废水的藻类处理技术进行
可行性探讨。
1 材料与方法
1.1 藻种来源
藻种为实验室从海水自行分离 、纯化的小球藻藻株
(Chlorelavulgaris), 应用微藻分离纯化 [ 5]的方法分离 ,用
BG11琼脂培养基 [ 6]分离纯化后进行培养。
1.2 人工海水和培养液
小球藻培养用水为模拟人工海水 , 人工海水配制的
水源为自来水 , 将自来水晾晒一周后备用。 人工海水(盐
度 34)和营养液的配制见参考文献 [ 7 , 8] 。
在无菌条件下 , 将琼脂培养基上的单个藻转接到
BG11液体培养基(pH=8.0, 在 0.1 g/LNaNO3与 0.04 g/
LKH2PO4中添加 0.05 g/L(NH4)2SO4 , 再添加 10 g/L葡
萄糖)中 ,置 LRH502G光照培养箱中培养 , 培养温度(25
±1)℃, 光照强度 800 lx(1只 20W日光灯), 在获得足够
生物量后用于试验研究。
1.3 实验方法
培养容器为 1 L三角烧瓶 , 用空气泵充氧 ,提供光照。
光照强度 3 000 lx(4只 20W日光灯),水温为(25±1)℃,
＊ 收稿日期:2007-02-01,修订日期:2007-05-12
基金项目:国家 863攻关项目(2003AA601030)
作者简介:陈春云(1967-),男 ,副教授 ,四川宜宾人 ,主要从事水污染防治和废物资源化研究 , E-mail:ccy213@ 126.com
10 海 洋 环 境 科 学 第 28卷
人工海水的小球藻接种细胞数为 3×105 /mL, 在 1 L人工
海水中加入配制好的营养液 1 mL[ 2] 。培养过程中每日振
摇数次 , 保证微藻正常生长。
1.3.1 N、P去除
通过添加 NH4Cl和 KH2PO4配制成含有不同浓度营
养物质(NH4-N、PO4-P), pH=8的人工海水(表 1), 进行
为期 4 d藻类连续培养 ,依据处理系统中营养浓度的日减
少量确定藻类对 N、P的去除效果 [ 1] 。
表 1 人工海水营养盐的初始浓度
Tab.1 Initialconcentrationofnutrientsinartificialseawater
营养盐 c/mg· L
-1
1 2 3 4 5 6
NH4-N 20 30 40 50 60 80
PO4-P 2 5 10 20 30 40
1.3.2 测定方法
分别在培养 24、 48、72、96、120 h后 ,取样通过显微镜
下血球计数板进行藻细胞数量计数 , 在波长 680 nm下测
定藻液吸光度(A680),建立藻细胞数与吸光度之间的线性
关系 [ 3, 10] 。以计数的藻细胞数和吸光度表示藻生物量 , 通
过二者线性关系进行检验。
培养水体经 0.45 μm微孔滤膜过滤后测定 N、P,
NH4-N的测定采用次溴酸盐氧化法 , PO4-P的测定采用磷
钼蓝分光光度法 , 具体方法参照《海洋监测规范》[ 9] 。
2 结果与讨论
2.1 NH4-N的去除
图 1、图 2分别表示小球藻对水中 NH4-N的去除效
果。由图可知 , 在开始实验的第 1 d, 其吸收不明显 , 小球
藻对新环境可能有一个适应过程。随着 NH4-N浓度的增
加 , 其去除率随之降低 ,而从第 2 d吸收 NH4-N绝对量来
看 , 随浓度升高呈下降趋势 , 这主要是因为过高浓度氨氮
对小球藻的生长存在抑制作用 [ 10 ～ 12] , 当 NH4 -N浓度超
过 45mg/L时 , 抑制藻类生长。
研究结果显示 , 小球藻对水中 NH4-N的吸收 , 在 4 d
时间内达到吸收平衡 ,低浓度(<40 mg/L)时 , NH4-N去
图 1 不同初始浓度的 NH
4
-N变化
Fig.1 Variationofnitrogenunderdiferentinitialconcentra-
tions
图 2 不同 NH4-N浓度的去除率
Fig.2 Therelationshipremovalrateofnitrogenandinitial
NH4-Nconcentrations
除率可达 80%以上 , 2d即可达到较好的去除效果。
2.2 PO
4
-P的去除
小球藻对 PO4-P的去除效果见图 3、图 4,随着时间的
延长 , P浓度逐渐降低 , 2 d后吸收相对平缓 、逐渐达到平
衡。不同的初始浓度表现出相似的吸收规律 , 说明小球
藻能够较好地 PO4-P, 去除率能够到达 80%左右。
2.3 不同 N/P的影响
N的浓度为 20 ～ 150 mg/L, P的浓度为 1 ～ 150 mg/
L, 将 N、P浓度进行组合成 6组不同 N/P(N:P=1、 2、5、8、
10、20),利用小球藻(小球藻接种细胞数为 3×106 /mL)
对培养液进行试验研究 ,培养 4 d后进行 N、P含量测定。
第 1期 陈春云 , 等:小球藻对养殖废水中 N、P的去除研究 11
结果如图 5所示 , 小球藻对 N的吸收随 N、P浓度组
合不同而有很大不同 ,从实验结果可以看出 , 明显受到 N/
P的影响 ,小球藻在一定 N/P范围内(N:P=8)可以有效
地吸收 N、P, 去除率可以达到 80%以上 , 超过此范围将影
响它对 N、P的吸收能力。
图 5 N/P对 N、P去除的影响
Fig.5 Concentrationratioofnitrogenandphosphorouseffect
inremovalrate
2.4 小球藻的生长
通过对小球藻生长和营养生理特性的研究发现(见图
6):在 N/P等于 8的条件下(N、P浓度分别为 40和 2 mg/
L), 小球藻(小球藻接种细胞数为 2×106 /mL)的生长速度
最快 ,单位水体内的细胞数量最多 , 4 d左右达到其细胞数
增长量的极值 2×107 /mL,为初始数量的 10倍左右。
图 6 N:P=8时小球藻增值变化
Fig.6 Relationshipbetweenchlorellagrowthandtime
inN:P=8
在小球藻培养初期细胞数有所增加 , 24 h后藻类数
量快速增加 , 这可能是因为在新的培养环境中 ,小球藻有
个适应的过程 , 在第 24 h所测得的细胞数高于原始值 ,此
后藻类数量快速增加 ,说明 N/P在 8左右的培养环境 ,小
球藻能够很好地生长 。
3 结 论
试验研究表明 , 小球藻能够有效地去除富营养水体
中的 N、P, 最高去除率可达到 80%,但过高的 N、P浓度会
影响小球藻的生长 , 表现为去除率较低。
在 N、P共存的体系中 ,小球藻对 N、P的吸附随着时
间的延长而增加 , 4 d左右达到最大的去除量。 此外 , 小
球藻对 N、P含量的比例有一定的要求 , N/P为 8时将有
利于对 N、P的吸收。
在条件适宜时 ,小球藻能够很快地适应 N、P水体环
境 , 具有较好的生长情况 , 4 d后的生物量可以达到初始
值的 10倍。
实验结果说明 , 利用小球藻去除海水养殖水体中的
富营养化是可行的 ,当然若想能够实际应用 , 还有诸多工
作需要进一步研究 , 如室外实际海水的 N、P去除试验 、藻
类培养 , 如温度或光照是如何影响小球藻对 N、P的富集
和吸收 , 有待进一步研究 , 以便进行更加深入研究以应用
于海水富营养化处理中。
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