免费文献传递   相关文献

沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究



全 文 :第 35 卷第 9 期
2014 年 9 月
环 境 科 学
ENVIRONMENTAL SCIENCE
Vol. 35,No. 9
Sep.,2014
沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究
国青青1,2,刘锐2* ,罗金飞2,王根荣4,陈吕军2,3,刘笑2
(1. 上海师范大学生命与环境科学学院,上海 200234;2. 浙江清华长三角研究院生态环境研究所,浙江省水质科学与技术
重点实验室,嘉兴 314006;3. 清华大学环境学院,北京 100084;4. 嘉兴市南湖区农业经济局,嘉兴 3140006)
摘要:在室外中试规模的跑道池中,使用混凝沉淀处理后的沼液养殖高耐污钝顶螺旋藻,研究了螺旋藻的生长情况以及沼液
中氮磷的去除情况,计算了沼液中氮磷向螺旋藻体的转化效率. 在此基础上,结合小试研究,分析总结了使用沼液室外规模化
养殖螺旋藻过程中存在的问题和对策. 以 12 d为一个培养周期,总共进行了 6 批次培养试验,其中 3 批次培养的螺旋藻浓度
能够达到采收要求(D560 > 0. 8);而另外 3 批次未能收获螺旋藻. 成功的 3 个养殖批次中,螺旋藻采收后沼液中 COD、氨氮、
总氮、总磷分别减少了 28. 6% ~ 48. 5%、30. 4% ~ 48. 5%、41. 8% ~ 48. 6%、14. 3% ~ 94. 5%;其中去除的总氮和总磷向螺
旋藻细胞的转化率分别为 12. 1% ~ 98. 5%和 21. 2% ~ 83. 7% . 沼液中的高浓度氨氮以及残存虫卵孵化产生的虫害是导致另
外 3 批次培养螺旋藻生长缓慢的主要因素,使用生物处理技术降低沼液中氨氮含量、使用膜过滤技术去除沼液中虫卵对于稳
定获得高产率的螺旋藻非常必要.
关键词:钝顶螺旋藻;沼液;总氮;总磷;富营养化
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2014)09-3480-07 DOI:10. 13227 / j. hjkx. 2014. 09. 033
收稿日期:2014-01-18;修订日期:2014-02-28
基金项目:嘉兴市科技计划项目(2011AZ1015-2);南湖区科技计划
项目(2011QN01)
作者简介:国青青(1989 ~),男,硕士研究生,主要研究方向为水污
染控制,E-mail:guoqinqin4166@ 163. com
* 通讯联系人,E-mail:liuruitsinghuazj@ gmail. com
Pilot-Scale Cultivation of Spirulina plantensis with Digested Piggery Wastewater
GUO Qing-qing1,2,LIU Rui2,LUO Jin-fei2,WANG Gen-rong4,CHEN Lü-jun2,3,LIU Xiao2
(1. College of Life and Environmental Science,Shanghai Normal University,Shanghai 200234,China;2. Zhejiang Provincial Key
Laboratory of Water Science and Technology,Department of Environment in Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University,
Jiaxing 314006,China;3. School of Environment,Tsinghua University,Beijing 100084,China;4. Jiaxing Nanhu Agricultural
Economical Bureau,Jiaxing 314000,China)
Abstract:The swine waste pretreated with coagulation sedimentation was used for the outdoor pilot-scale cultivation of Spirulina
platensis isolated from digested piggery wastewater (DPW)in a raceway pond. The growth of S. platensis and removal of nitrogen /
phosphorus were studied,moreover,the conversion efficiency of total nitrogen (TN)or total phosphorus (TP)from DPW to S.
platensis was calculated. On this basis,the existing problems and countermeasures during outdoor pilot-scale culture were analyzed and
summarized combined with the laboratory research. We conducted 6 batches culture experiments,only 3 of which could reach the S.
platensis harvest requirements (D560 > 0. 8). Meanwhile,the 3 successful batches achieved removal of COD,ammonia nitrogen,TN,
TP with corresponding 28. 6% -48. 5%,0. 4% -48. 5%,41. 8% -48. 6%,14. 3% -94. 5%,and the conversion efficiency of TN or TP
from DPW to S. platensis reached 12. 1% -98. 5%,21. 2% -83. 7%,respectively. High concentration of ammonia nitrogen and insect
attack of remaining egg hatching in the pretreated swine waste were the main factors to cause the slow-growing of the 3 batches of S.
platensis. Therefore,it is highly necessary for the removal of ammonia nitrogen with biological treatment technology and insect eggs with
membrane to achieve a stable high productivity.
Key words:Spirulina platensis;digested piggery wastewater(DPW);total nitrogen;total phosphorus;eutrophication
螺旋藻(Spirulina)是一种古老的微藻类生物,
含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素和生物活性物
质,对提高生物体免疫力、防治多种疾病有显著辅
助作用[1]. 此外,螺旋藻作为饲料添加剂可以促进
动物生长发育并提高动物产品的外观和营养价
值[2]. 螺旋藻生长繁殖快,光合效率高,养殖成本
低、效益好,近年来国内外规模养殖较多. 传统的
螺旋藻规模养殖中需要向水中人工投加小苏打和氮
磷等营养盐,由于上述营养盐价格贵且用量大,导致
螺旋藻的生产成本较高,其中培养基成本一般占总
生产成本的 20% ~30%[3]. 饲料级螺旋藻的价格很
高,导致虽然饲料级螺旋藻的需求空间很大,但实际
产量很小.
沼液中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素以及
锌、镁等微量元素,同时还含有蛋白质、氨基酸、糖
类、吲哚乙酸、核糖等营养物质和维生素、生长激
素等生长调控物质[4]. 利用沼液培养钝顶螺旋藻
(Spirulina platensis),不仅可以实现沼液的脱氮除磷
9 期 国青青等:沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究
深度处理,创造环境效益;还可以降低螺旋藻的培
养成本,收获藻体作为饲料,解决市场上饲料级螺旋
藻供应不足的难题,创造经济效益. 沼液培养螺旋
藻的室内小规模试验已有很多文献报道,如
Caizares等[5]用猪粪悬液好氧发酵后的废水培养
螺旋藻,藻干粉中蛋白含量为 36% . 李玉宝等[6]在
添加 10% Zarrouk 培养基的沼液中培养螺旋藻,最
终产率约为 7. 5 g·(m2·d)- 1,粗蛋白含量 30% ~
40% . Chung等[7]在室内螺旋藻光照培养塘内缓慢
注入 10% 的厌氧发酵后的猪粪废水,并添加
NaHCO3 等无机营养盐,螺旋藻的产率可达 5
g·(m2·d)- 1,藻粉粗蛋白含量 55% ~ 61% . 沼液的
室内养殖中螺旋藻的产率低或者蛋白含量低. 此
外,室外小规模的养殖试验也有少量报道. 吴开国
等[8]把沼液上清液用砂滤池过滤后用漂白粉消毒,
添加海盐、K2HPO4、FeSO4、MnCl2、NaHCO3,在室
外 20 m2 养殖池中连续培养 2 周得到粗蛋白含量
62. 3% ±1. 1%的螺旋藻,产率为 7. 4 g·(m2·d)- 1 .
Chaiklahan等[9]用稀释 5 倍的 UASB 处理后的养猪
废水,再添加 4. 5 g·L -1小苏打和 0. 2 g·L -1氮磷复
合肥后,在 100 L 的室外开放式跑道池中培养钝顶
螺旋藻,螺旋藻的产率为 12 g·(m2·d)- 1 . 沼液的室
外养殖中添加较多的营养盐增加了养殖成本,而且
受污染的风险较大,尚不能应用于规模化的养殖中.
与纯培养相比,螺旋藻在废水中的培养普遍存
在生长慢、产量低、性状不良、粗蛋白含量不高等
问题[5]. 本研究从沼液中分离出了生长速率快、产
量和蛋白含量高、适应性和抗逆性强、藻丝性状优
良的钝顶螺旋藻株 ZJWST-S1. 前期的室内跑道池
试验[10]已经证明 ZJWST-S1 能在沼液中快速增长,
净产率可达 64. 7 g·(m2·d)- 1,且螺旋藻的质量满
足饲料级螺旋藻标准 GB /T 17243-1998. 本研究在
室外 40 m2 椭圆形跑道池中,利用沼液培养本地分
离的螺旋藻株 ZJWST-S1,探讨了螺旋藻的生长情况
以及沼液中氮磷的去除情况,计算了沼液中氮磷向
螺旋藻体的转化效率,并结合小试研究,分析总结了
使用沼液室外规模化养殖螺旋藻过程中可能存在的
问题和对策,以期为沼液的规模化养殖饲料级螺旋
藻提供参考.
1 材料与方法
1. 1 材料及方法
钝顶螺旋藻 ZJWST-S1 由中国微生物菌种保藏
委员会普通微生物中心(CGMCC)保存,在光照恒温
培养箱中用液体 Zarrouk[11]的培养基在温度 25℃ ±
2℃、光照6 000 lx ± 2 000 lx、光暗比(12 h∶ 12 h)条
件下培养至 D560为 3. 0 ~ 5. 0 时接种.
养藻用椭圆形跑道池(图 1)长 10. 0 m,宽 4. 0
m,水深 0. 3 m. 2 个叶轮白天连续搅拌 8 ~ 10 h. 跑
道池使用前用 10%石灰水消毒.
沼液取自嘉兴某规模化养猪厂沼液储存池,添
加 40 mg·L -1聚合氯化铝,搅拌 0. 5 h 后静置沉淀,
取上清液用清水稀释,使氨氮浓度小于 100
mg·L -1,然后添加1 000 g小苏打调节水质初始 pH
大于 8. 0. 添加1 000 g NaCl 调节盐度,因第 1 批养
殖中发现枝角类(节肢动物门)的污染,所以第 2 批
开始添加 120 g 无水硫酸钙抑制枝角类的生长;因
第 3 批养殖中发现桡足类(节肢动物门)的污染,所
以第 6 批培养中还添加了1 500 g EDTA,以抑制桡
足类(节肢动物门)的生长. 2012 年 6 ~ 9 月在椭圆
形跑道池中共养殖 6 批螺旋藻.
向配制好的沼液培养基中接入对数期的螺旋藻
种,使初始 D560不小于 0. 05. 每隔 24 h 观察螺旋藻
的生长状况,并记录养殖过程中天气、大棚内气温
和养殖池中的水温、pH 和 D560的变化. 培养 8 ~ 11
d(以实际情况而定)后用 400 目滤布将螺旋藻从培
养液中分离出来,滤液用双层定性滤纸过滤后测量
水质,计算沼液中氮磷去除率,并评价其向藻体细胞
的转化效率.
为考察氨氮对螺旋藻生长的影响,配合室外中
试试验进行了室内小试摇瓶试验,方法如下:250
mL锥形瓶中装入 100 mL Zarrouk培养基,加硫酸铵
使培养基中氨氮浓度分别为 20、40、60、100、150、
200 mg·L -1,接入藻种使 D560为 0. 20,然后将锥形瓶
置于光照恒温培养箱中连续培养 10 d,培养条件与
藻种培育条件相同. 每天手动摇匀 3 次,每 24 h 测
定 D560 .
中试所用小苏打和 NaCl为工业级,其余试剂均
为优级纯.
1. 2 分析测试方法
D560采用 722s可见分光光度计在 560 nm 下测
定[12];螺旋藻干重测定时先把一定容积的藻液用
400 目滤布过滤,之后在 60℃ 下烘 4 h,计算单位体
积藻液烘干后的干重[13];螺旋藻的产率由螺旋藻
干重与 D560拟合相关曲线:Y(g·L
-1)= 0. 239 4D -
0. 000 1(R2 > 0. 97)换算获得[14];常规水质分析参
照文献[15]. 螺旋藻细胞中的氮磷含量根据文献
[16]提出的螺旋藻分子式进行估算:螺旋藻分子式
1843
环 境 科 学 35 卷
近似为 C106H263O110N16 P,其中 C、N、P 所占百分比
分别为 35. 8%、6. 3%、0. 87% . 按照式(1)计算得
到藻体中 N、P含量:
藻体中的 N(P)=螺旋藻干物质积累量 ×藻体
中 N(P)的百分比 (1)
按照式(2)、(3)计算得出沼液中去除的 N、P
向藻体细胞的转化率:
N转化率 =螺旋藻干物质积累量 × 6. 3% /水中
N削减量 (2)
P转化率 =螺旋藻干物质积累量 × 0. 87% /水
中 P削减量 (3)
图 1 椭圆形跑道池
Fig. 1 Picture of the raceway pond
2 结果与讨论
2. 1 螺旋藻的生长过程曲线及产率计算
2012 年 6 ~ 9 月在椭圆形跑道池中共养殖了 6
批螺旋藻,每批次的培养周期为 8 ~ 12 d,生长曲线
如图 2 所示. 第 1 批培养中,螺旋藻经过短暂的停
滞期后进入对数生长期,第 7 d 发现水蚤终止培养,
螺旋藻的产率为 13. 7 g·(m2·d)- 1 . 第 2 和第 4 批
培养中,螺旋藻的停滞期长且生长缓慢. 第 3 批培
养中,螺旋藻经过 4 d的停滞期后进入对数生长期,
第 9 d螺旋藻浓度不再增加,并发现有水蚤污染,螺
旋藻的产率为 5. 7 g·(m2·d)- 1 . 第 5 批培养中,螺
旋藻停滞期长且生长缓慢,第 7 d 浓度开始下降,而
后养殖池中发现摇蚊幼虫繁殖. 第 6 批培养中,螺
旋藻经过 3 d停滞期后能进入对数生长期;但养殖
池中显微镜观察发现有大量的虫卵(图 3),第 7 d
时养殖池中发现大量摇蚊幼虫并终止培养,螺旋藻
的产率为 8. 0 g·(m2·d)- 1 .
由于螺旋藻浓度较低时采收成本会很高,通常
认为 D为 0. 6 ~ 1. 0 时适合采收[17]. 本研究以 D560
> 0. 8 作为采收基准. 则 6 批培养中只有第 1、3、6
批在培养途中或最终能够达到采收要求,而其余 3
批螺旋藻生长缓慢,最终未能达到采收要求. 第 1
批养殖中螺旋藻生长快、停滞期短,在本研究的 6
批次培养中产率最高;相比之下,第 3 批和第 6 批
养殖试验虽然达到采收浓度,但产率要低出很多,这
与病虫害和停滞期较长等因素有关. 上述 3 批次试
验得到的螺旋藻产率只有前期小试产率的 1 /5 ~
1 /10,但是最高产率还是高于文献[5,7,9]报道的
产率,而且本试验只添加了较少的营养盐,养殖成本
更低.
图 2 螺旋藻的生长曲线
Fig. 2 Growth curves of S. platensis
图 3 养殖池中虫卵显微镜照片
Fig. 3 Microscopic image of insect eggs in raceway pond
2. 2 沼液中的氮磷去除率及其向藻体细胞转化情况
各批次螺旋藻采收前后沼液中各水质变化如表
1 所示. 达到采收要求的 3 批次试验,采收螺旋藻后
的沼液中氨氮、总氮、总磷、COD 的去除率分别为
30. 4% ~ 48. 5%、 41. 8% ~ 48. 6%、 14. 3% ~
94. 5%、28. 6% ~48. 5% . 第 2、4、5 批因生长缓慢
螺旋藻的浓度没有达到采收基准,在此不讨论其水
质情况.
2843
9 期 国青青等:沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究
本研究中氨氮、TN和 TP去除率较文献[18]报
道值偏低,这主要是由于本研究养殖螺旋藻的沼液
中氨氮、TN和 TP初始浓度相对较高. 同时发现本
研究中去除的 TN 中大部分是氨氮,这是因为藻细
胞利用氨氮的方式主要是谷氨酰胺合成酶系统,有
氨氮时首先利用氨氮;没有氨氮时,硝酸盐或者亚
硝酸盐会被硝酸还原酶或亚硝酸盐还原酶还原成氨
氮,然后再被藻类吸收利用[19]. 此外,本研究中
COD也得到了少量的去除,这可能与螺旋藻体表面
对有机物的吸附有关[20],也可能与螺旋藻具有一定
的异养能力,可利用沼液中的有机物进行异养生
长[21]有关.
表 1 中同时计算了沼液中去除的氮磷向螺旋藻
体中的转化率. 成功采收的 3 批次试验中螺旋藻细
胞对 TN和 TP 的同化量分别为 11. 8 ~ 23. 6 mg·L -1
和 1. 6 ~ 3. 2 mg·L -1 . 氮磷的转化效率分别为
12. 1% ~98. 5%和 21. 2% ~ 83. 7% . 第 2、4、5 批
因生长缓慢螺旋藻的浓度没有达到采收基准,不做
讨论.
第 1 批试验的氮磷转化率超过 80%,且氮磷转
化率与生长速率呈正相关. 然而仍有少量氮磷被去
除了,但并未转化到藻细胞中去,这可能与藻体表面
的吸附作用有关[22],也可能是受螺旋藻养殖池中其
他微生物生长代谢的影响[23]. 此外,第 3、6 批的氮
磷转化率均小于 50%,一方面可能是幼虫吞噬了一
部分的螺旋藻使氮磷元素在虫体内累积;另一方面
高浓度的氨氮在养殖池中碱性环境(约 8. 5 ~ 9. 5)
和连续搅拌等因素的影响下以游离氨的形式挥发到
空气中[24],而磷酸盐则可能与沼液中钙、镁反应生
成沉淀被去除[25].
表 1 营养盐的资源化利用
Table 1 Nutrient removal and recycling to S. platensis cells
批次 项目 单位 COD 氨氮 TN TP 批次 项目 单位 COD 氨氮 TN TP
养藻进水 mg·L -1 70 46 57 4 养藻进水 mg·L -1 122 99 104 4
养藻出水 mg·L -1 50 32 33 0. 2 养藻出水 mg·L -1 64 48 49 0. 2
1 去除率 % 28. 6 30. 4 42. 1 94. 5 4 去除率 % 47. 5 51. 5 52. 9 94. 5
藻细胞同化量 mg·L -1 — — 23. 6 3. 2 藻细胞同化量 mg·L -1 — — 6. 7 3. 2
氮 /磷转化率 % — — 98. 5 83. 7 氮 /磷转化率 % — — 12. 1 83. 7
养藻进水 mg·L -1 63 63 69 3 养藻进水 mg·L -1 109 98 121 3
养藻出水 mg·L -1 43 43 45 1. 8 养藻出水 mg·L -1 85 72 92 1. 8
2 去除率 % 31. 7 31. 7 34. 8 39. 0 5 去除率 % 22. 0 26. 5 24. 0 39. 0
藻细胞同化量 mg·L -1 — — 6. 7 1. 0 藻细胞同化量 mg·L -1 — — — 1. 0
氮 /磷转化率 % — — 27. 8 78. 6 氮 /磷转化率 % — — — 78. 6
养藻进水 mg·L -1 98 98 110 5 养藻进水 mg·L -1 66 66 72 5
养藻出水 mg·L -1 63 63 64 1. 0 养藻出水 mg·L -1 34 34 37 1. 0
3 去除率 % 35. 7 35. 7 41. 8 80. 4 6 去除率 % 48. 5 48. 5 48. 6 80. 4
藻细胞同化量 mg·L -1 — — 12 1. 7 藻细胞同化量 mg·L -1 — — 11. 8 1. 7
氮 /磷转化率 % — — 26. 1 41. 7 氮 /磷转化率 % — — 33. 8 41. 7
2. 3 螺旋藻生长缓慢原因分析
本试验中,第 1 批养殖中螺旋藻停滞期短、生
长速率快、产率高. 与第 1 批养殖相比,其余各批养
殖中螺旋藻的停滞期较长,生长速率也较慢. 文献
[26]表明,螺旋藻的生长受温度、光照、pH、营养
盐等因素的影响. 6 ~ 9 月的水温在 20 ~ 30℃ 之间
不会抑制螺旋藻的生长;第 1 ~ 5 批养殖期间多为
阴雨天气,光照的差异并不明显(第 6 批养殖期间
多为晴天,可能强光照是导致其停滞期长的原因之
一);各批次的初始 pH 在 8. 0 ~ 8. 5 之间,相差不
大;因此各批次生长差异主要不是由温度、光照、
pH引起的,而是由于沼液中不同浓度的营养盐导
致的.
与第 1 批养殖相比较,其余各批次沼液中可能
导致螺旋藻停滞期长和生长缓慢的因素主要是
COD、氨氮. 已有研究表明[27]光照条件下螺旋藻还
可以利用少量糖类、有机酸、氨基酸等进行混和营
养生长,但是高浓度的有机物会抑制螺旋藻的生长.
第 3、4、5 批养殖中 COD均超过 70 mg·L -1,可能抑
制了螺旋藻的生长.
与 COD类似,高浓度氨氮同样会抑制螺旋藻的
生长. Yuan 等[28]研究表明,在高温、高 pH 时氨氮
主要以游离氨的形式存在,游离氨对藻类有很大的
毒性,因此高氨氮会抑制螺旋藻的生长. 第 1 批养
殖中氨氮的浓度为 43 mg·L -1,没有抑制螺旋藻的
生长,而其余各批的氨氮浓度均超过第 1 批养殖.
孙玉焕等[29]研究表明螺旋藻在硫酸铵浓度小于
0. 4 g·L -1(85 mg·L -1)时,螺旋藻能够正常生长;
3843
环 境 科 学 35 卷
当硫酸铵添加量超过 0. 5 g·L -1(106 mg·L -1)时螺
旋藻生长受到抑制. Converti 等[30]在分批培养和连
续流加 培 养 中 发 现 氨 氮 的 最 佳 浓 度 为 1. 7
mmol·L -1 (24 mg·L -1),在 10 mmol·L -1 (140
mg·L -1)时对螺旋藻有明显的毒害.
为了确定本地藻种氨氮的耐受浓度和其余各批
养殖中氨氮浓度是否是抑制螺旋藻生长的主要因
素,在室内进行了氨氮耐受试验. 不同氨氮浓度下
螺旋藻的生长曲线如图 4,在氨氮浓度小于 60
mg·L -1时,螺旋藻的生长无显著差异(P > 0. 05),氨
氮浓度超过 100 mg·L -1时,随着氨氮浓度的增加抑
制越明显. 因此,氨氮浓度小于 60 mg·L -1时本地藻
种能够正常生长;本地藻种的氨氮耐受浓度为 150
mg·L -1,超过 200 mg·L -1时有毒害作用. 因此 3、
4、5 批养殖中氨氮约在 100 mg·L -1,会抑制螺旋藻
的生长.
图 5 养殖中虫害的照片
Fig. 5 Pictures of insects during S. platensis cultivation
图 4 不同氨氮浓度下螺旋藻的生长曲线
Fig. 4 Growth curves of S. platensis under
different ammonia nitrogen concentrations
除了 COD、氨氮抑制作用外,本试验中停滞期
长、生长缓慢和虫灾,考虑还可能是与藻种的接种
浓度与活性有关. 文献[30]表明,使用对数期的藻
种并提高接种比例有利于缩短停滞期并提高产量,
第 2 批养殖中使用稳定期藻种,且接种比例小于 1∶
20,是导致其生长缓慢的主要因素. 稳定期藻种活
性差,导致停滞期延长,接种浓度低会增加受污染的
风险[31]. 邹万生[32]研究表明当接种比例为 1 ∶ 5时
螺旋藻生长最快;在室外规模化螺旋藻养殖中,一
般的接种比例大约在 1∶ 3 ~ 1∶ 5之间[33].
此外,本研究使用 Zarrouk 培养基进行育种,也
就是说育种培养基与养殖池用的沼液培养基有明显
的区别. 培养基的突然转换可能是造成养殖池中停
滞期长的另外一个重要因素. 有研究表明[34],当接
入到新的培养基中时,微生物需要时间合成新的酶.
因此在今后的藻种培养时,采用逐步添加沼液的扩
培方式来缩短螺旋藻的停滞期有可能是一种可行的
方法.
2. 4 病虫害的发生原因及控制方法
病虫害是影响本研究成功的最重要因素. 6 次
试验中,发生了 4 次病虫害. 其中,第 1、3 批养殖中
发现了水蚤(枝角类和桡足类)污染,第 5、6 批养殖
则有血虫(摇蚊幼虫)暴发(图 5).
螺旋藻的露天纯培养过程中,最常见的病虫害
来自轮虫、水蝇和杂藻[35],来自水蚤和血虫污染也
有报道[36]. 本研究中发生的病虫害与轮虫等关系
不大,主要来自水蚤和血虫. 这考虑是由沼液带来
的虫卵. 养猪废水经中温发酵,不能完全杀死全部
的虫卵;且沼液已经在沼液池里储存了较长时间,
也可能有新的虫卵产生. Marcus 等[37]研究表明桡
足类的休眠卵具有极强的抗性,在严寒干燥环境中
保存 20 个月,仍有 80%的虫卵保持活性. 崔福义
等[38]认为摇蚊幼虫能在高浓度废水中生存且虫卵
有较强的抗性. 养殖池中温度适宜,光照充足,易于
虫卵的萌发,幼虫以螺旋藻为食能够快速繁殖.
大棚养殖能够减少来自养殖池周围环境中的污
染,但本试验中的虫卵主要来自于沼液,因前处理过
于简单不能去除其中的虫卵. 潘忠诚等[39]研究表
4843
9 期 国青青等:沼液养殖钝顶螺旋藻的中试研究
明利用膜过滤对白斑综合症病毒有良好的截留作
用,因此今后有必要使用膜对沼液进行过滤处理,去
除沼液中的虫卵后再用于螺旋藻养殖.
3 结论
使用沼液在室外中试跑道池中培养螺旋藻,6
批试验中有 3 批达到了采收浓度. 螺旋藻产率接近
既有文献报道的小试和中试产率,但是较使用同一
藻种的前期室内跑道池小试结果明显降低. 达到采
收浓度的 3 批养殖中螺旋藻细胞对沼液中的氮磷有
大量吸收,但受养殖条件和虫害影响,氮磷的转化效
率还较低. 本实试养殖虽然没能够长期稳定的运
行,但获得了室外沼液养殖螺旋藻的宝贵经验,为规
模化的沼液养殖奠定了基础.
参考文献:
[1] 陈金娥. 螺旋藻的开发与应用[J]. 食品研究与开发,2007,
28(9):154-157.
[2] Holman B W B,Malau-Aduli A E O. Spirulina as a livestock
supplement and animal feed[J]. Journal of Animal Physiology
and Animal Nutrition,2013,97(4) :615-623.
[3] 袁晓雄,杨淑培. 螺旋藻的养殖与加工[M]. 北京:中国农
业科技出版社,1997. 34-35.
[4] 夏旗. 钝顶螺旋藻对沼液的处理与利用[D]. 重庆:西南大
学,2011. 3-4.
[5] Caizares R O,Dominquez A R. Growth of Spirulina maxima on
swine waste[J]. Bioresource Technology,1993,45(1):73-
75.
[6] 李玉宝,郑江,黎中宝,等. 利用沼气废液培养螺旋藻[J].
安徽农业科学,2011,39(22):13668-13670.
[7] Chung P,Pond W G,Kingsbury J M,et al. Production and
nutritive value of Arthrospira platensis,a spiral blue-green alga
grown on swine wastes[J]. Journal of Animal Science,1978,47
(2) :319-330.
[8] 吴开国,吴彤,磨传真,等. 应用沼气池废液培养钝顶螺旋
藻的初步探讨[J]. 广西医学院学报,1990,7(2):11-17.
[9] Chaiklahan R,Chirasuwan N,Siangdung W,et al. Cultivation
of Spirulina platensis using pig wastewater in a semi-continuous
process[J]. Journal of Microbiology and Biotechnology,2010,
20(3) :609-614.
[10] Guo Q Q,Liu R,Luo J F,et al. Raceway pond tests for
recycling nitrogen and phosphorus from digested piggery
wastewater with a S. platensis [A]. In:Chinese Society for
Environmental Sciences. Proceedings of the 3rd International
Conference on Environmental Simulation and Pollution Control
[C]. Beijing:State Key Joint Laboratory of Environmental
Simulation and Pollution Control,2013. 276-277.
[11] Zarrouk C. Contribution a letude dune cyanophycee. Influence
de divers facteurs physiques et chimiques surlacroissance et
laphotosynthese de Spirulina maxima (Setch et Gardner)Geitl
[D]. Paris:University of Paris,1966.
[12] 殷春涛,胡鸿钧,龚小敏,等. 培养条件对钝顶螺旋藻(Sp)
NS-90020 脂肪酸组成和含量的影响[J]. 武汉植物学研究,
1997,15(1):59-65.
[13] 于光,马宇翔. 盐泽螺旋藻多糖的最佳获取条件[J]. 中国
农学通报,2010,26(23):108-111.
[14] 郑爱榕,许伟斌,蔡阿根,等. 光合细菌和螺旋藻对黄泔水
净化与利用初探[J]. 环境科学,1999,20(4):86-88.
[15] 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法[M]. (第四
版). 北京:中国环境科学出版社,2002.
[16] Zhao X,Zhou Y,Huang S,et al. Characterization of microalgae-
bacteria consortium cultured in landfill leachate for carbon
fixation and lipid production[J]. Bioresource Technology,2014,
156:322-328.
[17] 商树田. 螺旋藻的培养、采收与保存[J]. 植物杂志,1995,
(6):27-28.
[18] Chang Y Y,Wu Z C,Bian L,et al. Cultivation of Spirulina
platensis for biomass production and nutrient removal from
synthetic human urine[J]. Applied Energy,2013,102:427-
431.
[19] Markou G, Georgakakis D. Cultivation of filamentous
Cyanobacteria (blue-green algae)in agro-industrial wastes and
wastewaters:A review[J]. Applied Energy,2011,88(10) :
3389-3401.
[20] 刘晓江,施心路,齐桂兰,等. 淡水藻类在监测水质和净化
污水中的应用[J]. 生物学杂志,2010,27(6):76-78,86.
[21] 胡鸿钧,郑怡,陈启发. 螺旋藻-养殖原理·技术·应用
[M]. 北京:中国农业出版社,2002. 11-13.
[22] 冯道伦,程远杰. 用螺旋藻吸收去除尿液中氮、磷和有机物
[J]. 上海海事大学学报,2008,29(4):76-79.
[23] Mezzomo N,Saggiorato A G,Siebert R,et al. Cultivation of
microalgae Spirulina platensis (Arthrospira platensis) from
biological treatment of swine wastewater[J]. Food Science and
Technology (Campinas) ,2010,30(1) :173-178.
[24] Durán U,Val del Río A,Campos J L,et al. Enhanced ammonia
removal at room temperature by pH controlled partial nitrification
and subsequent anaerobic ammonium oxidation [ J].
Environmental Technology,2014,35(4) :383-390.
[25] Vohla C,Kiv M,Bavor H J, et al. Filter materials for
phosphorus removal from wastewater in treatment wetlands—a
review[J]. Ecological Engineering,2011,37(1) :70-89.
[26] 黄文,何开岩,钟水库,等. 加 V 形导流槽的跑道式藻池
CFD模拟[J]. 化工进展,2013,32(8):1759-1770.
[27] 李博. 味精发酵废水培养螺旋藻可行性的研究[D]. 北京:
北京化工大学,2005. 6-7.
[28] Yuan X,Kumar A,Sahu A K,et al. Impact of ammonia
concentration on Spirulina platensis growth in an airlift
photobioreactor[J]. Bioresource Technology,2011,102(3):
3234-3239.
[29] 孙玉焕,吴友浩,杨志海. 初始氨氮浓度对钝顶螺旋藻生长
及其去除率的影响[J]. 环境保护科学,2012,38(4):33-
36.
5843
环 境 科 学 35 卷
[30] Converti A,Scapazzoni S,Lodi A,et al. Ammonium and urea
removal by Spirulina platensis [J]. Journal of Industrial
Microbiology and Biotechnology,2006,33(1):8-16.
[31] 焦改志. 单胞藻培养过程中接种和添加培养液应注意的几个
问题[J]. 海洋科学,1993,11(6):15.
[32] 邹万生. 钝顶螺旋藻去废水中氨氮使用液培养条件研究
[J]. 科技信息,2010,(9) :33-34.
[33] 温永煌,陈丽芬,范业成,等. 螺旋藻大面积生产试验研究
初报[J]. 江西农业科技,1987,(S1) :48-52.
[34] 杨文博,刘方,李明春. 微生物生物学[M]. 北京:科学出
版社,2001. 187-192.
[35] 封涛,董育红,张振兰. 螺旋藻养殖过程中生物污染的发生
与防治[J]. 水利渔业,2003,23(5):50-51.
[36] 徐宝琪,宁运旺,黄怀成. 螺旋藻养殖中几个问题的探讨
[J]. 耕作与栽培,2000,(1) :41-42.
[37] Marcus N H,Murray M. Copepod diapause eggs:a potential
source of nauplii for aquaculture[J]. Aquaculture,2001,201
(1-2) :107-115.
[38] 崔福义,安东,孙兴滨,等. 水体中摇蚊幼虫的孳生规律及其
控制途径[J]. 环境污染治理技术与设备,2004,5(7):1-4.
[39] 潘忠诚,赵方波,何建国,等. 膜生物反应器对白斑综合症
病毒的去除研究[J]. 环境科学,2008,29(3):

650-654.
《环境科学》再获“百种中国杰出学术期刊”称号
2013 年 9 月 27 日,中国科技论文统计结果发布会在北京举行,会议公布了“百种中国杰出学术期刊”获
奖名单.《环境科学》连续 12 次荣获“百种中国杰出学术期刊”称号.“百种中国杰出学术期刊”是根据中国科
技学术期刊综合评价指标体系进行评定.该体系利用总被引频次、影响因子、基金论文比、他引总引比等多个
文献计量学指标进行统计分析,对期刊分学科进行评比,其评价结果客观公正,为我国科技界公认,并具有广
泛影响.
6843