隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開展，污水排放量日益增加招致水污染問題日益嚴(yán)重，加劇了水資源的短缺。不同類型的污水性質(zhì)各異，處置不當(dāng)易對環(huán)境形成嚴(yán)重污染。例如，食品廠廢水、生活污水以及沼液等污水中含有大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，處置不當(dāng)易形成水體富營養(yǎng)化。印染廢水中含有的有毒染料，冶金廠、電鍍廠等廢水中含有的金屬離子以及制藥廢水中含有的有毒物質(zhì)都會(huì)對環(huán)境形成不同水平的污染。傳統(tǒng)的污水處置法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法和化學(xué)法固然能夠有效去除污水中的顆粒物，但是處置本錢高，易惹起二次污染，且對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的去除效果差。傳統(tǒng)的生物法能夠有效降低污水的COD，但對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)去除效果差，且產(chǎn)生大量低價(jià)值的活性污泥。相關(guān)于傳統(tǒng)的污水處置辦法，微藻能夠有效去除多種污水中的氮、磷及金屬離子，并耐受一定的有毒物質(zhì)，可處置的污水范圍極為普遍。對此，本文剖析了微藻污水處置的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和研討現(xiàn)狀，包括微藻藻種的選擇、微藻污水處置體系、微藻對各類污水的處置才能及微藻回收等，總結(jié)了微藻污水處置技術(shù)的優(yōu)缺陷，并對微藻污水處置的應(yīng)用實(shí)行了瞻望。

　　1、藻種的選擇

　　與傳統(tǒng)陸地作物相比，微藻有著光合效率高、生長周期短以及對氨氮和金屬離子等污染物耐受力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可用于多品種型污水的處置。微藻品種繁多，不同藻種的污水處置才能差異很大，例如：Shanab等發(fā)現(xiàn)，相較于S.quadricauda，Ph.ambiguum對Hg2+、Pb2+、Cd2+3種金屬離子的耐受性較差。Mata等在最適培育條件下運(yùn)用微藻Scenedesmusobliquus對已滅菌的合成啤酒廠廢水實(shí)行處置，發(fā)現(xiàn)對COD和TN的最大去除率分別為57.5%和20.8%，處置效果并不理想，還需求與其他辦法聯(lián)用。為此需求依據(jù)不同品種微藻的特性有針對性地對污水實(shí)行處置(表1)。用于污水處置微藻的選用辦法普通有以下幾種：

　　1)從原污水中挑選藻種。從原污水中挑選到的微藻對污水的耐受才能較強(qiáng)，通常不經(jīng)馴化就對污水有較好的處置效果。程海翔從養(yǎng)豬廠廢水中別離得到的柵藻對恰當(dāng)稀釋、滅菌后的養(yǎng)豬場沼液中NH3-N、TP、COD的去除率分別可到達(dá)98.2%、80.4%和37.1%。Wen等運(yùn)用從豬場沼液中別離到的一株小球藻(MBFJNU-1)對未稀釋的豬場沼液實(shí)行為期12d的處置，發(fā)現(xiàn)該藻可去除沼液中90.51%的TN和91.54%的TP。

　　2)運(yùn)用小球藻和柵藻等耐受性強(qiáng)、污染物去除效果好的藻種。

　　3)誘變。韓松芳等對斜生柵藻和蛋白核小球藻實(shí)行離子誘變，發(fā)現(xiàn)誘變后的斜生柵藻和蛋白核小球藻對經(jīng)沉淀、過濾結(jié)合預(yù)處置的城市污水有較好的處置效果，兩者對城市污水中COD、NH3-N、TN、TP的去除率分別為86.4%和81.8%、100%和100%、94.3%和94.9%、93.4%和94.2%。

　　2、微藻污水處置體系

　　2.1 單一藻株實(shí)行污水處置

　　為探求微藻污水處置的可行性，許多研討者運(yùn)用單一藻株對污水實(shí)行處置并得到了較為理想的效果。姜紅鷹等運(yùn)用小球藻處置6個(gè)不同濃度的模仿廢水，發(fā)現(xiàn)小球藻對模仿污水中NH3-N的去除率可到達(dá)80%，對PO3-4的最高去除率接近100%。簡恩光運(yùn)用小球藻處置養(yǎng)豬沼液，發(fā)現(xiàn)沼液中COD、NH3-N和TP的去除率分別可達(dá)77.61%、94.76%和80.03%。He等運(yùn)用小球藻對已滅菌的、不同濃度的城市污水實(shí)行為期14d的處置，發(fā)現(xiàn)小球藻能夠?qū)?/span>ρ(NH3-N)<148mg/L污水中的NH3-N完整去除，也能夠完整去除污水中的P。運(yùn)用單一藻株實(shí)行污水處置，固然能夠有效去除污水中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，但是對COD等污染物的去除并不理想，以至?xí)尸F(xiàn)COD不降反升的狀況。另外，自然條件下的微藻難以堅(jiān)持純種的培育狀態(tài)，需求糜費(fèi)大量時(shí)間精神實(shí)行微藻的純化和保管。此外，運(yùn)用單一藻株實(shí)行污水處置需求對污水實(shí)行消毒或滅菌，體系穩(wěn)定性差，微藻極易因外來物種污染而死亡，對培育設(shè)備請求較高，不利于實(shí)踐應(yīng)用。

　　2.2 多藻體系實(shí)行污水處置

　　相較于運(yùn)用單一藻株實(shí)行污水處置，多藻體系能夠經(jīng)過微藻間的協(xié)同作用來補(bǔ)償運(yùn)用單一藻株的缺乏。例如，多藻體系能夠進(jìn)步對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率、加強(qiáng)對外界環(huán)境的抵御力等。Matamoros等發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用Chlorellasp.和Scenedesmussp.2種微藻結(jié)合培育可勝利去除城市污水和合成污水中20%的卡馬西平。Hena等從奶牛場廢水中挑選出的微藻共生體能夠去除奶牛場廢水中98%以上的營養(yǎng)物質(zhì)。但是多藻體系中微藻間可能也存在拮抗作用。BrH等研討發(fā)現(xiàn)，在由C.vulgaris和P.subcapitata組成的微藻共生體中，C.vulgaris分泌的小球藻素會(huì)嚴(yán)重抑止P.subcapitata的生長。固然多藻體系對污水中污染物去除率更高，對外界環(huán)境的抵御力更強(qiáng)，但是需求進(jìn)一步探求藻株間的互相關(guān)系才干構(gòu)建出高效的多藻體系。

　　2.3 運(yùn)用菌藻共生體實(shí)行污水處置

　　菌藻共生體通常由微藻和細(xì)菌間的自絮凝作用構(gòu)成。這個(gè)體系分離了微藻和共生菌兩者的優(yōu)點(diǎn)，可有效去除污水中的N、P和COD等污染物。BeltránRocha等選用的城市污水中的土著型菌藻共生體能夠去除二級城市污水中64%～79%的TN和80%～94%的PO43-。Usha等運(yùn)用2種柵藻在高效藻類塘(HRAP)中對濃度為60%的造紙廠工業(yè)廢水處理，發(fā)現(xiàn)該體系對COD、NO3--N和PO43--P的去除率分別可到達(dá)75%、65%和71.29%。細(xì)菌的品種和污染物的濃度對菌藻共生體的構(gòu)建有較大影響。王亞潔在用微擬球藻處置城市生活污水時(shí)發(fā)現(xiàn)變形菌門和厚壁菌門是優(yōu)勢菌。He等的研討標(biāo)明，當(dāng)污水中可溶性有機(jī)碳濃度>231mg/L時(shí)，細(xì)菌會(huì)抑止小球藻的生長等。此外，初始菌藻接種比對污水處置效果也有較大影響。蘇肖鈴發(fā)現(xiàn)，在短帶鞘藻和活性污泥構(gòu)建的共生體系中，菌藻初始接種比為1∶1時(shí)對污水中NH3-N和P的去除效果最好。Su等用從污水處置廠二次濾膜上挑選的微藻和活性污泥實(shí)行污水處置，發(fā)現(xiàn)當(dāng)菌藻比為1∶5時(shí)污水中N和P去除率最高，當(dāng)菌藻比為5∶1時(shí)沉降性最好。菌藻共生體是一種較為有應(yīng)用前景的污水處置手腕，相較于單藻和多藻處置體系，運(yùn)用菌藻共生體處置污水對外界環(huán)境的耐受性更強(qiáng)，生物質(zhì)沉降性好，處置本錢更低。但是目前對菌藻共生體的污水處置機(jī)制、群落構(gòu)造以及細(xì)菌在共生體中所發(fā)揮的作用并不明白，有待進(jìn)一步研討。

　　3、微藻對不同類型污水的處置

　　3.1 城市污水

　　城市污水包括城市范圍內(nèi)的生活污水、工業(yè)污水和徑流污水，其成分復(fù)雜，除含有生活污水中大量的N、P等營養(yǎng)物外，還含有少量工業(yè)污水中的有毒有害物質(zhì)。目前，許多研討曾經(jīng)嘗試用微藻處置城市污水。涂仁杰等用小球藻在跑道池中對城市污水實(shí)行處置，發(fā)現(xiàn)小球藻能夠有效去除城市污水中的污染物，出水水質(zhì)較為穩(wěn)定且能到達(dá)國度排放規(guī)范。劉斌的實(shí)考證明，實(shí)驗(yàn)室條件下培育的優(yōu)勢微藻(主要是藍(lán)藻)可去除人工模仿城市污水處置廠二級出水及實(shí)踐城市污水處置廠二級出水中約60%的TN和超越90%的TP。Shen等將微藻Chlorellavulgaris和細(xì)菌Pseudomonasputida一同固定化可去除城市污水中97%的COD和100%的NH3-N和TP。相較于其他類型的污水，城市污水毒性較小，COD等污染物含量較低，易采用微藻處置。

　　3.2 沼液

　　沼液是秸稈、畜禽糞便等有機(jī)質(zhì)經(jīng)發(fā)酵后構(gòu)成的褐色亮堂液體，其中以畜禽糞便發(fā)酵構(gòu)成的沼液居多。近年來，隨著我國對畜禽產(chǎn)品的需求量不時(shí)增長，沼液排放量不時(shí)增加。固然厭氧發(fā)酵能夠去除養(yǎng)殖廢水中大局部有機(jī)物，但是出水沼液中COD及氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量依然較高。為有效處理沼液污染問題，許多研討者嘗試用微藻實(shí)行沼液處置。王忠江等運(yùn)用小球藻FACHB-5和FACHB-8對未滅菌的秸稈發(fā)酵沼液與BG-11培育基混合成的污水實(shí)行處置，發(fā)現(xiàn)當(dāng)秸稈發(fā)酵沼液含量分別為20%、30%、40%時(shí)，2種小球藻均可去除污水中90%以上的COD、96%以上的TN和92%以上的TP。李巖等的研討證明，經(jīng)過7d的培育，小球藻可去除未經(jīng)稀釋的豬場沼液中85%的NH3-N和55%的COD。Wang等將Scenedesmusobliquus與真菌共同培育，發(fā)現(xiàn)該體系對COD、TN和TP的去除率分別為85.82%，83.31%和84.26%。固然微藻能夠有效去除污水中的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，但是由于沼液的可生化性差招致單純運(yùn)用微藻對沼液COD的去除較差，因而需求與其他辦法聯(lián)用才干到達(dá)較好的管理效果。

　　3.3 工業(yè)廢水

　　工業(yè)廢水是指工業(yè)消費(fèi)過程中產(chǎn)生的廢水或廢液，品種繁多且成分復(fù)雜。例如，啤酒廠廢水、醬油廠廢水以及乳制品廢水中含有較多的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，電鍍廠、金屬冶煉廠等廢水中含有較多金屬離子，制藥廢水及印染廢水等污水中含有較多有毒物質(zhì)等。隨著工業(yè)的快速開展，工業(yè)廢水排放的品種和數(shù)量不時(shí)增加，嚴(yán)重污染環(huán)境，要挾人類安康和平安，因而工業(yè)污水的管理顯得尤為重要。

　　3.3.1 食品工業(yè)廢水

　　在啤酒廠廢水、乳制品廢水等食品工業(yè)廢水中，有毒有害物質(zhì)較少，有機(jī)物和懸浮物含量較高，易糜爛，富含N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，極易惹起水體富營養(yǎng)化。微藻能夠吸收污水中N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，并經(jīng)過光協(xié)作用將其合成氨基酸、蛋白質(zhì)、ATP及核酸等可用于本身生長代謝的化合物，從而完成對N、P的去除。目前，許多研討曾經(jīng)證明微藻對食品工業(yè)廢水有較好的去除效果。Arora等將經(jīng)過濾、抽濾預(yù)處置的乳制品廢水用于ChlamydomonasdebaryanaIITRIND3的培育，發(fā)現(xiàn)該微藻可去除乳制品廢水中87.56%的COD、82.17%的N和78.57%的P。Subramaniyam等的研討證明，Chlorellasp.MM3能夠?qū)⒔?jīng)過沉淀、過濾預(yù)處置的啤酒廠廢水中的N、P及有機(jī)物完整用于本身生長。Maza-Márquez等運(yùn)用的菌藻共生體可去除橄欖油廠廢水中85.86%的COD、94.84%的酚類物質(zhì)和99.12%的BOD等。但是某些食品工業(yè)廢水因色度、有機(jī)負(fù)荷較高而對微藻生長產(chǎn)生抑止，因而在用微藻處置這類污水時(shí)通常需求將其稀釋或與其他辦法聯(lián)用。

　　3.3.2 含金屬離子的工業(yè)廢水

　　電鍍廠、冶金廠等廢水中含有大量的金屬離子，這些金屬離子的存在對環(huán)境有極大的要挾。已有許多研討者嘗試用微藻去除污水中的金屬離子。Sarwa等研討發(fā)現(xiàn)，Scenedesmussp.MCC26對仿真膠廠廢水中Zn2+有最好的吸收效果，對Zn2+的吸收量可達(dá)142.85mg/g。韓冉等的研討標(biāo)明，微藻FZUL-321對污水中Pb2+有較好的去除效果，在pH為5、ρ(Pb2+)為100mg/L及去除時(shí)間為40min的條件下，Pb2+的去除量為423.2×10-3mg/g。他們進(jìn)一步經(jīng)過傅里葉紅外光譜證明，微藻外表帶負(fù)電的氨基、羧基等官能團(tuán)在處置前期參與Pb2+的沉淀吸附，經(jīng)過X射線衍射證明微藻能夠經(jīng)過一系列生化作用將離子態(tài)的Pb2+礦化為Pb5(PO4)3OH。Gao等運(yùn)用小球藻構(gòu)成的膜光合生物反響器對二級城市污水實(shí)行處置，發(fā)現(xiàn)該體系能夠去除污水中64.7%的Cu2+、80.1%的Zn2+、93.2%的Al3+，并能完整去除Fe3+和Mn2+。微藻對污水中金屬離子有著較好的去除效果，其去除機(jī)制主要包括：

　　1)微藻的細(xì)胞壁主要由帶負(fù)電的多糖和碳水化合物組成，能夠在微藻細(xì)胞外表吸附大多數(shù)帶正電的金屬離子。

　　2)生物富集。微藻可將金屬離子吸收或者貯存在液泡中，但這個(gè)過程只能在活的微藻細(xì)胞中實(shí)行。

　　3)活體微藻在細(xì)胞外將重金屬積聚或沉淀等。微藻不只能夠有效去除污水中的金屬離子，還能夠?qū)饘匐x子實(shí)行回收。但假如污水中金屬離子含量過高也會(huì)對微藻生長產(chǎn)生抑止，且不同品種微藻對金屬離子的耐受性也存在差別。

　　3.3.3 含有毒物質(zhì)的工業(yè)廢水

　　某些工業(yè)廢水中含有大量有毒物質(zhì)，例如，制藥廢水中含有大量非固醇類抗炎藥、布洛芬、氯芬酸、抗生素等藥物活性物質(zhì)，染料廢水中含有大量合成染料等。許多研討標(biāo)明，固然污水中較高濃度的有毒物質(zhì)會(huì)對微藻生長產(chǎn)生抑止，但是較低濃度的有毒物質(zhì)能夠經(jīng)過微藻有效去除。卡馬西平是微藻生物修復(fù)制藥廢水時(shí)研討較多的一種藥物。Xiong等運(yùn)用Chlamydomonasmexicana和Scenedesmusobliquus2種藻對含卡馬西平的廢水實(shí)行生物修復(fù)，發(fā)現(xiàn)C.mexicana和S.obliquus2種藻對卡馬西平的最大生物降解率分別為35%和28%。除卡馬西平外，印染廢水中的染料也是污水中對環(huán)境污染較大的一類有毒物質(zhì)。相關(guān)研討標(biāo)明，Chlorellasp.和Oscillatoriasp.能夠降解30多種偶氮染料。Caulerpalentillifera能夠經(jīng)過生物吸收去除AstrazonBlueFGRL(AB)、AstrazonRedGTLN(AR)和methyleneblue(MB)3種根本染料。Spirulinaplatensis能夠去除模仿紡織工業(yè)廢水中94.4%～99.0%的活性紅120染料等。目前，已知的微藻對污水中有毒物質(zhì)去除機(jī)理主要有以下2點(diǎn)：

　　1)微藻的比外表積大，吸附容量高，能夠有效吸附污水中的染料等毒性物質(zhì)。

　　2)微藻細(xì)胞能夠?qū)⑽鬯腥玖系扔卸疚镔|(zhì)實(shí)行生物轉(zhuǎn)化或者降解。但是當(dāng)前，微藻對污水中有毒物質(zhì)去除的機(jī)制仍待進(jìn)一步研討。

　　4、微藻的回收

　　微藻能夠在有效處置多種污水的同時(shí)實(shí)行生物質(zhì)回收，且微藻若不經(jīng)回收直接排放到外界水體也可能會(huì)對環(huán)境形成嚴(yán)重污染，因而污水處置后有必要對微藻實(shí)行回收。微藻個(gè)體較小，難以搜集，目前懸浮藻搜集辦法主要有化學(xué)絮凝、自絮凝和生物絮凝、重力沉降、離心、電絮凝、過濾、浮選等，但是這些辦法的回收本錢依然較高。為減少微藻回收本錢，運(yùn)用微藻膜、固定化技術(shù)和菌藻共生體實(shí)行污水處置是較為有效的辦法。微藻膜和固定化微藻在有效處置污水的同時(shí)能夠?qū)ξ⒃?/span>實(shí)行富集。在菌藻共生體中，共生菌的存在能夠促進(jìn)微藻的絮凝，從而降低回收本錢。相關(guān)研討標(biāo)明，共生菌能夠增加絮凝體的體積從而使小球藻沉降。在氮饑餓培育條件下，共生菌是微藻完成顆?；年P(guān)鍵要素。此外，Su等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也標(biāo)明，用于城市污水處置的菌藻共生體的沉降率可在20min內(nèi)達(dá)99%以上。

　　5、結(jié)論與瞻望

　　微藻對城市污水、養(yǎng)殖廢水及工業(yè)廢水等多品種型的污水均表現(xiàn)出較好的處置效果，是較有開展前景的污水處置手腕。

　　微藻污水處置主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1)微藻處置污水類型普遍，無論是城市生活污水、養(yǎng)殖廢水還是工業(yè)污水都可采用微藻實(shí)行處置。

　　2)當(dāng)污染物濃度在微藻耐受范圍內(nèi)時(shí)，污水中N、P、金屬離子、有毒物質(zhì)等污染物能夠得到有效去除。

　　但是當(dāng)前運(yùn)用微藻污水處置還存在一定的問題：

　　1)微藻對污水中COD的去除效果較差，即便是在大多菌藻共生體系中對COD的處置效果也不理想。

　　2)經(jīng)污水培育后的微藻回收本錢較高，極大限制了該技術(shù)的應(yīng)用。

　　3)對一些新興的微藻污水處置技術(shù)研討不夠透徹。例如，菌藻共生體的群落構(gòu)造和污染物去除機(jī)制、微藻固定化的條件等方面還不分明。