4株微藻懸浮和固定培養生長和氮磷去除效果的比較

張聰穎, 薛瑞萍, 彭瑞冰, 韓慶喜, 蔣霞敏

4株微藻懸浮和固定培養生長和氮磷去除效果的比較

張聰穎, 薛瑞萍, 彭瑞冰*, 韓慶喜, 蔣霞敏

寧波大學海洋學院, 寧波 315211

為了比較牟氏角毛藻()、蛋白核小球藻()、三角褐指藻()、新月柱鞘藻()四株微藻在懸浮和固定培養方式下藻細胞生長狀況和氮磷去除效果, 試驗采取模擬含氮磷人工污水, 向培養液中添加NH4Cl, 在相同培養條件下, 分別培養4株微藻。實驗結果表明: 4株微藻在懸浮和固定化培養均能生長, 氮磷去除效果良好。4種微藻懸浮培養的生長速率要優于固定化培養。兩種培養方式生長速率均為: 蛋白核小球藻＞新月柱鞘藻>三角褐指藻>牟氏角毛藻; 4種藻在懸浮培養下, NH4+-N和PO43--P去除率為: 新月柱鞘藻＞三角褐指藻>牟氏角毛藻＞蛋白核小球藻; 4種藻在固定化培養下, NH4+-N和PO43--P去除率為: 新月柱鞘藻＞三角褐指藻>蛋白核小球藻>牟氏角毛藻。除牟氏角毛藻外, 蛋白核小球藻、新月柱鞘藻和三角褐指藻的NH4+-N去除率是固定化培養優于懸浮培養, PO43--P去除率均為懸浮培養均優于固定化培養。綜合上所述, 4種微藻固定化后均對其生長速率和氮磷去除效果產生不同程度的影響, 其中新月柱鞘藻固定化培養生長和氮磷去除效果最佳, 最適合作為固定化培養方式氮磷高效去除的藻株。

微藻; 懸浮; 固定化; 氮磷

0 前言

在當今“五水共治”的大背景下, 提倡“零污水排放、循環水養殖”, 來保護海洋環境和減少水產養殖的自身污染[1]。其中氮磷過量排放是海洋環境污染水產養殖污水的主要來源, 而由此帶來的藻華爆發和海洋赤潮則嚴重地威脅了自然狀態的水生態系統穩定性[2-3]。因此尋找如何高效地去除污水中氮磷凈化水體成為了治理水污染的關鍵所在。目前去除污水中氮磷凈化水體的處理方法以物理及化學法為主[4-5]。而相比于物理化學方法, 生物法脫氮除磷更具有經濟和環保效益。其中基于微藻生物技術去除污水中氮磷研究得到越來越多的關注。微藻是一種形態結構簡單, 生長繁殖迅速, 廣泛存在于各類水體, 具有高效的脫氮除磷及納污能力的光合自養型生物, 其主要利用同化作用吸附污水中的氮, 通過磷酸化作用吸附、沉降磷。研究發現懸浮微藻對NH4+-N和PO43--P的去除率可以達到49.1%和88.8%[6]。

雖然發現微藻去污效果明顯, 但存在藻群易衰敗, 難以回收, 引起二次污染的問題[4]。如何防止微藻在凈化水體過程產生的問題, 已成為研究者關注的焦點。利用固定化藻處理污水是近些年來才發展起來的一項新技術, 此技術是將微藻包埋在基質載體內, 保持其較高濃度, 能進行正常生長代謝的生物技術[7]。這種技術可以克服傳統微藻凈化水體的弊端, 兼具反復使用, 藻球還可以加工利用充當生物餌料的優點。關于固定化微藻除水體中氮磷的研究已得到諸多學者的研究證實, 毛欣欣等[8]發現藻球用量會影響NH4+-N 的去除效果, 當水和藻球體積各一半時, 為原綠球藻對NH4+-N的去除率可達到100%。Kube等[9]在應用固定化藻和懸浮藻模式處理城市污水時發現固定化藻對廢水表現出高適應性, 并不影響藻細胞對氮磷的吸收。微藻對水體中NH4+-N和PO43--P的去除效果受多種因素的影響, 藻種[10]、微藻的密度[11]、pH[12]、初始氮磷濃度[13]等都會影響微藻對NH4+-N和PO43--P的吸收。

目前研究普遍集中利用淡水綠藻來處理污水, 涉及高附加值和海洋微藻研究較少, 且固定化微藻技術正仍處于經驗積累和個性化探索階段。本實驗以4種微藻為實驗對象, 通過對比懸浮與固定化培養方式下微藻生長和氮磷效果去除效果, 摸清固定化技術對微藻生長及氮磷去除的影響, 并篩選出適合固定化培養和氮磷去除效果佳的藻種, 旨在為固定化微藻去除氮磷技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藻種由寧波大學海洋生物餌料實驗室提供: 牟氏角毛藻、蛋白核小球藻、三角褐指藻、新月柱鞘藻。培養用水: 象山港海域天然海水經脫脂棉過濾, 煮沸消毒, 海水水質狀況: 無機氮含量為0.5—1.0 mg·L-1, 活性磷酸鹽含量為0.045—0.080 mg·L-1 [14]。所用玻璃容器經高溫120℃消毒; 培養液采用寧波大學3#母液配方[15](表 1), 寧波大學3#母液配方為公開配方, 所用水為蒸餾水。加入量母液與海水體積比為1 : 1000, 藻種置于GXZ 智能型光照培養箱(寧波江南儀器廠)中培養, 靜置培養不充氣, 每天定時搖藻2次, 早晚各一次。培養條件: 溫度(25±1) ℃, 光照 60 μmol·m-2·s-1, 光暗周期(L: D)12: 12。

人工配制污水: 寧波大學3#缺氮母液添加NH4Cl配置成模擬污水備用(NH4+-N和PO43--P含量分別為15 mg·L-1、10 mg·L-1)。

藻球的制備方法: 將指數生長期的微藻離心濃縮(5500 r·min-1, 10 min), 濃縮的藻液和5%海藻酸鈉溶液(使用前需滅菌)按照1: 1均勻混合形成混合液。對照組藻球用等體積的消毒海水替換濃縮藻液進行制備。脫固定化方法: 在測定固定化藻細胞密度時需先脫固定化, 具體藻球制作方法與流程和脫固定化見參考文獻[15]。

表1 寧波大學3#母液配方

1.2 試驗方法

1.2.1 4株微藻懸浮和固定培養的生長速率比較

培養容器250 mL三角燒瓶, 采用寧波大學3#母液配方, 懸浮藻的接種密度為: 牟氏角毛藻(58×104個·mL-1)、蛋白核小球藻(265×104個·mL-1)、三角褐指藻(66×104個·mL-1)、新月柱鞘藻(129×104個·mL-1); 固定化藻的接種密度為: 牟氏角毛藻(52×104個·mL-1)、蛋白核小球藻(345×104個·mL-1)、三角褐指藻(42×104個·mL-1)、新月柱鞘藻(129×104個·mL-1)。以上試驗每組各3平行, 置于GXZ智能型光照培養箱培養, 溫度設置為(25±1) ℃, 光照強度60 μmol·m-2·s-1, 光暗周期(L: D)12 h: 12 h, 不充氣, 每天定時搖藻2次在實驗始末采用血球計數板計數藻細胞。固定化藻球脫固定化稀釋一定倍數后計數, 培養9d后測定微藻的生長速率。

1.2.2 4株懸浮藻除氮(NH4+-N)、磷(PO43--P)效果比較

培養容器為250 mL的三角燒瓶, 每組3平行, 接種密度同1.2.1, 置于GXZ智能型光照培養箱培養, 溫度設置為25±1 ℃, 光照強度60 μmol·m-2·s-1, 光暗周期(L: D)12 h: 12 h, 不充氣。各組隔天通過0.8 μm孔徑超濾膜抽濾藻液。各組抽濾清液采用納氏試劑分光光度法(HJ 535—2009)測NH4+-N; 各組上清液采用磷鉬藍分光光度法(HJ 593—2010)測PO43-P, 連續測定9天。

1.2.3 4株固定化藻除氮(NH4+-N)、磷(PO43--P)去除效果比較

培養容器為250 mL的三角燒瓶, 每組3平行, 接種密度同1.2.1, 置于GXZ智能型光照培養箱培養, 光照強度60 μmol·m-2·s-1, 光暗周期(L: D)12 h: 12 h, 不充氣。藻球用消毒水洗2遍后稱取一定量至于試驗用的錐形瓶中, 氮磷測定方法同1.2.2。

1.3 檢測方法

NH4+-N的測定采用納氏試劑光度法, PO43--P的測定采用磷鉬藍分光光度法, 具體方法參見文獻[16]。

平均相對生長速率計算公式為:=(lnt－ln0)/ t(式中,0為初始細胞數目、t為培養9d后的細胞數、t為培養時間)。

NH4+-N和PO43--P去除率公式為:=(0-C)/C×100%(式中:為去除率,0和C分別為NH4+-N和PO43--P的初始濃度或各取樣時段濃度)實驗數據采用(平均值±標準差)表示[15]。

1.4 數據處理

試驗數據利用Excel2010 和 SPSS18.0 軟件進行數據分析, 進行單因素方差分析(One-way ANOVA)和Duncan’s多重比較, 用2010版Excel 進行圖表制作, 以<0.05作為差異顯著性判別依據。

2 結果與分析

2.1 4株微藻懸浮和固定化生長速率的比較

由圖1可知, 4株微藻懸浮狀態下相對生長速率顯著高于固定化培養(<0.05)。4株懸浮藻的平均相對生長速率分別為: 牟氏角毛藻(0.187)、蛋白核小球藻(0.248)、三角褐指藻(0.232)、新月柱鞘藻(0.218); 4株固定化藻的平均相對生長速率分別為: 牟氏角毛藻(0.077)、蛋白核小球藻(0.192)、三角褐指藻(0.189)、新月柱鞘藻(0.172)。

2.2 4種懸浮藻的除氮、磷效果比較

圖2可知9 d內四種藻的去除率都表現出增減增的趨勢。1—3 d牟氏角毛藻、蛋白核小球藻和新月柱鞘藻的NH4+-N去除率較快速升高, 3—5 d牟氏角毛藻、蛋白核小球藻和新月柱鞘藻的NH4+-N去除率下降, 而1—5 d三角褐指藻的NH4+-N去除率一直上升, 3—5 d上升速率減緩; 5—7 d這4種微藻的NH4+-N去除率較快速上升, 尤其是牟氏角毛藻, 7—9 d牟氏角毛藻、三角褐指藻和新月柱鞘藻的NH4+-N去除率趨于穩定并緩慢降低, 蛋白核小球藻的NH4+-N去除率還在升高。總體來說在9 d的試驗中, 第7 d牟氏角毛藻、三角褐指藻和新月柱鞘藻NH4+-N去除效果分別達到最高, 分別為40.24%、43.08%和41.55%, 蛋白核小球藻在第9d的NH4+-N去除率為23.00%。

注: 不同小寫字母表示不同微藻在懸浮培養或是固定培養條件下差異顯著(P<0.05)。a.牟氏角毛藻; b.蛋白核小球藻; c.三角褐指藻; d.新月柱鞘藻

Figure 1 Comparison of growth rates of four different suspended and immobilized microalgae

根據圖3可知四種懸浮藻的PO43--P去除率在9 d內呈現上升趨勢, 第9 d四種懸浮藻的PO43--P去除率范圍是70.13%—92.96%。1—5 d新月柱鞘藻的PO43--P去除率快速上升, 5—9 d上升速率逐漸緩慢; 1—3 d三角褐指藻的去除率快速上升, 3—7 d上升速率幾乎不再增加, 7—9 d又開始較快的升高; 1—3 d牟氏角PO43--P毛藻的PO43--P去除率快速上升, 3—5 d上升速率不增加, 5—9 d的上升速率又快速升高; 1—5 d蛋白核小球藻的PO43--P去除率上升緩慢, 5—9 d上升速率快速升高。4種藻第9 d的PO43--P去除率分別為三角褐指藻(84.06%)、牟氏角毛藻(88.79%)、新月柱鞘藻(92.96%)和蛋白核小球藻(70.13%)。

注: a.牟氏角毛藻; b.蛋白核小球藻; c. 三角褐指藻; d. 新月柱鞘藻。

Figure 2 Comparison of NH4+-N removal of four different suspended microalgae

注: a.牟氏角毛藻; b.蛋白核小球藻; c. 三角褐指藻; d. 新月柱鞘藻。

Figure 3 Comparison of PO43--P removal of four different suspended microalgae

2.3 4種固定化微藻的除氮、磷效果比較

由圖4可知, 4種固定化微藻NH4+-N去除率在1—9 d呈上升趨勢, 7—9 d固定化蛋白核小球和三角褐指藻的NH4+-N去除率漸趨平緩, 固定化牟氏角毛藻和新月柱鞘藻的NH4+-N去除率還處于上升的趨勢。新月柱鞘藻的NH4+-N去除率最佳, 第9 d達90.08%, 另外3種藻在第9 d的NH4+-N去除率分別為三角褐指藻(46.21%)、牟氏角毛藻(32.45%)和蛋白核小球藻(40.24%)。

由圖5可知4種固定化牟氏角毛藻的PO43--P去除率的曲線和空白組相近, 說明固定化牟氏角毛藻的幾乎沒有除磷效果, 其他3種藻的PO43--P去除率整體上呈上升趨勢。1—3 d新月柱鞘藻PO43--P去除率緩慢增長, 3—7 d快速上升, 7—9 d逐漸趨于平穩; 1—5 d三角褐指藻的PO43--P去除率增長緩慢, 5—7 d快速增長, 7—9 d逐漸趨于平穩; 1—5 d蛋白核小球藻的PO43--P去除率增長緩慢, 5—9 d較快速增長, 但是除磷效果遠低于三角褐指藻和新月柱鞘藻。固定化新月柱鞘藻的PO43--P去除率最高, 在9 d高達86.81%, 其次為三角褐指藻, 可達80.61%, 蛋白核小球藻可達35.34%, 牟氏角毛藻為13.64%。

3 討論

3.1 固定化藻與懸浮藻生長速率的比較

本實驗4株微藻懸浮狀態下都比固定化微藻的生長速率高, 這與張雪等[17]研究結果一致, 其研究發現懸浮的小球藻(sp.)比不同大小的固定化小球藻的生長速率高。通過比較本實驗懸浮藻和固定化藻對NH4+-N的吸收發現, 懸浮藻接種后2—3 d就能快速吸收NH4+-N, 這意味著懸浮藻很快就能進入指數生長期, 3 d后對氮的吸收率有所下降, 說明懸浮藻很快就進入指數生長下降期, 而固定化藻對氮的吸收有延緩期, 說明指數生長期出現比懸浮藻延遲, 這與袁冰等[17]研究發現固定化微藻生長的延遲期和穩定期都比游離態的微藻長, 并且指數生長期出現也比較緩慢結果一致。丁一等[18]研究發現固定化微藻進入穩定狀態時而懸浮態微藻已經進入衰退期。本試驗發現牟氏角毛藻固定化狀態下的生長速率與懸浮狀態下的生長相差很大, 并且在鏡檢中發現固定化牟氏角毛藻的角毛脫落, 可能是包埋法對角毛藻的角毛產生了影響, 從而影響了角毛藻的生物活性。這個現象與孫琪[19]研究相似即包埋會對細胞的代謝和營養的傳送產生影響。固定化藻的生長速率與藻密度有關, 有研究發現為綠藻隨著藻細胞包埋密度增加值逐漸降低[20]。

注: a.牟氏角毛藻; b.蛋白核小球藻; c. 三角褐指藻; d. 新月柱鞘藻; e. 空白對照。

Figure 4 Comparison of NH4+-N removal of four different immobilized microalgae

注: a. 牟氏角毛藻; b.蛋白核小球藻; c. 三角褐指藻; d.新月柱鞘藻; e. 空白對照。

Figure 5 Comparison of PO43--P removal of four different immobilized microalgae

3.2 固定化藻與懸浮藻去除NH4+-N、PO43--P的效果比較

藻細胞可直接利用氨氮作為氮源來滿足自身氨基酸和蛋白質所需[21]。本試驗研究發現9 d內四種懸浮微藻的去除率都表現出增減增最后趨于穩定的趨勢, 這與楊晶晶[6]研究發現微藻的NH4+-N去除率隨著時間先增長后趨于平穩結果不符。微藻對NH4+-N去除率先增減增的趨勢, 表明微藻在前3天吸收的NH4+-N又釋放回培養液中, 可能與培養液氮磷比發生變化, 從而影響了微藻對NH4+-N的吸收[22]。4種懸浮微藻在第7 d對NH4+-N去除率范圍在14.28%—43.08%。有研究表明水體中NH4+-N的初始濃度不同, 微藻對NH4+-N去除率也不同[16], NH4+-N濃度超過30 mg·L-1時, 微藻的NH4+-N去除率開始低于40.1%, 高濃度的NH4+-N對微藻的生理會產生毒害作用[23]。4種固定化微藻NH4+-N去除率在1—7 d呈上升趨勢, 7—9 d固定化蛋白核小球和三角褐指藻的NH4+-N去除率漸趨平緩, 固定化牟氏角毛藻和新月柱鞘藻的NH4+-N去除率還處于上升的趨勢。4種固定化微藻的NH4+-N去除率在32.45%—90.08%, 牟氏角毛藻的NH4+-N去除率遠低于其他3種微藻, 可能是因為牟氏角毛藻是有細胞表面突出物的浮游微藻, 固定化處理弱化了其相應的生態行為[24]。4種藻類中, 固定化蛋白核小球藻和新月柱鞘藻NH4+-N去除率高于懸浮態, 也有研究發現固定化微藻的NH4+-N去除率高于懸浮態[25]。本試驗研究發現固定化三角褐指藻、蛋白和小球藻和新月柱鞘藻的NH4+-N去除率均高于懸浮藻, 有研究認為固定化微藻與懸浮微藻相比光合作用效率增加, 葉綠素含量增加, 從而對NH4+-N去除率提高[26]。

微藻可直接吸收水體中的PO43--P來滿足自身代謝所需[27]。4種懸浮藻的PO43--P去除率在9 d內呈現上升趨勢, 第9d的PO43--P去除率范圍是70.13%—92.96%。4種固定化微藻第9 d的PO43--P去除率范圍是13.64%—86.81%。牟氏角毛藻的PO43--P去除率和空白組相近, 說明固定化牟氏角毛藻的幾乎沒有除磷效果, 其他3種藻的PO43--P去除率整體上呈上升趨勢。蛋白核小球藻的PO43--P去除率除磷效果遠低于三角褐指藻和新月柱鞘藻。新月柱鞘藻在固定化和懸浮狀態下的PO43--P去除率除磷效果最好。本試驗中4種懸浮藻的PO43--P去除率均高于固定化藻, 說明固定化能弱化微藻對PO43--P的吸收, 這與唐皓[25]研究固定化小球藻PO43-P去除率高于懸浮藻結果不符, 其研究結果表明固定化小球藻比懸浮小球藻的PO43-P去除率高, 這可能是由于藻種不同或者藻密度不同。本試驗中, 9d內固定化藻對PO43-P的去除效果先增加, 最后逐漸趨于平緩, 而懸浮藻對PO43-P的去除效果曾上升趨勢, 有研究認為膠球內的微藻隨著密度的增大, 藻體之間互相遮蔽, 影響了其光合作用, 從而影響了對PO43-P的去除效果[28]。固定化蛋白核小球藻的PO43-P的去除率遠低于新月柱鞘藻和三角褐指藻, 可能因為是硅藻硅質細胞壁在固定化條件下要比綠藻的細胞壁光合利用效率更高, 藻球結構進一步束縛, 微藻無法自由漂浮, 光合作用進一步受到制約, 之后若進行對藻球進行顯微切片觀察微藻在藻球狀況, 對其光合作用動力學參數進一步測定, 可能會得出關于固定化藻藻種差異的一定結論。

4 結論

通過4株微藻懸浮和固定化兩種生長模式對比研究, 結果發現懸浮藻的生長速率要顯著高于固定化藻, 且4株微藻均表現出一致性的水平蛋白核小球藻、三角褐指藻和新月柱鞘藻在懸浮和固定化培養條件下的3株微藻均在NH4+-N和PO43--P去除效果表現良好, 去除率均在23.00%以上, 最高可超過90%。但在NH4+-N去除效果, 固定化藻(40.23%—90.08%)要優于懸浮藻(23.00%—43.08%); PO43--P去除效果下, 固定化藻(13.64%—86.81%)要低于懸浮藻(70.13%—92.96%)。新月柱鞘藻在氮磷去除率效果和生長速率綜合比較下, 除懸浮條件下NH4+-N去除率只有38.12%, 其余去除率均達到80%以上。新月柱鞘藻是一株固定化培養方式處理污水的理想藻株。

[1] 羅亞娟. 生態嵌入視角下地方政府動員型水環境治理的實踐邏輯及優化路徑[J]. 河海大學學報(哲學社會科學版), 2020, 22(2): 96–104.

[2] 趙越, 于仁成, 張清春, 等. 北部灣海域微型、微微型浮游植物類群季節變化及其與棕囊藻赤潮的關系初探[J]. 海洋與湖沼, 2019, 50(3): 590–600.

[3] 劉祚屹, 綦世斌, 何寧, 等. 碳、氮、磷營養對7種海洋微藻種群增長的影響研究[J]. 南方水產科學, 2020, 16(1): 87–97.

[4] TENG Bao, ZHI Mingyu, MEKDIMU M D et al. Use of autoclaved aerated concrete particles for simultaneous removal of nitrogen and phosphorus as filter media from domestic wastewater[J]. Environmental Technology, 2019, 41(23): 3032–3042.

[5] 郭聰慧, 李一兵, 張娟娟, 等. 氯化亞鐵活化過—硫酸鹽同步去除氮磷及磷的回收[J]. 環境工程學報, 2020, 14(9): 2416–2427.

[6] 楊晶晶. 利用斜生柵藻處理廢水中氮磷的研究[D]. 山西太原: 太原理工大學, 2018.

[7] 范道春, 朱冬梅, 張紅兵. 新型與傳統微藻固定化在廢水處理中研究進展[J]. 能源環境保護, 2018, 32(3): 1–5.

[8] 毛欣欣, 蔣霞敏, 錢鵬. 原綠球藻固定化培養去除NH4+-N的效果[J]. 生態學雜志, 2014, 33(11): 3075– 3080.

[9] KUBE M, SPEDDING B, LI Gao, et al. Nutrient removal by alginate-immobilized: response to different wastewater matrices[J]. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 2020, 95(6): 1790–1799.

[10] PACHéS M, MARTíNEZ-GUIJARRO R, GONZáLEZ- CAMEJO J, et al. Selecting the most suitable microalgae species to treat the effluent from an anaerobic membrane bioreactor[J]. Environmental Technology, 2020, 41(3): 267–276.

[11] WANG Haiping, HU Zhiquan, XIAO Bo, et al. Ammonium nitrogen removal in batch cultures treating digested piggery wastewater with microalgaesp.[J]Water Science and Technology, 2013, 68(2): 269–275.

[12] FILIPPINO K C, MULHOLLAND M R, BOTT C B. Phycoremediation strategies for rapid tertiary nutrient removal in a waste stream[J]. Algal Research, 2015, 11: 125–133.

[13] 劉娜. 基于蛋白組學和同位素分餾對小球藻吸收氨氮機制的研究[D]. 湘潭: 湘潭大學, 2015.

[14] 葉林安, 徐清, 朱志清, 等. 2016年象山港海域水質分布變化與主要污染因子分析[J]. 科技通報, 2018, 34(12): 265–270.

[15] 梁晶晶, 蔣霞敏, 江茂旺, 等. 固定化微綠球藻去除NH4+-N、PO43--P效果的研究[J]. 水生生物學報, 2016, 40(5): 1033–1040.

[16] 王利燕, 黃開耀, 彭霞, 等. 3株真核微藻在不同濃度豬糞水沼液中生長差異及氮磷去除率研究[J]. 環境控制, 2017, 53(7): 98–112.

[17] 張雪, 戴媛媛, 韓現芹, 等. 固定化藻類對海水養殖廢水中氨氮·無機磷的凈化效果[J]. 安徽農業科學, 2017, 45(7): 47–52.

[18] 丁一, 侯旭光, 郭戰勝, 等. 固定化小球藻對海水養殖廢水氮磷的處理[J].中國環境科學, 2019, 39(1): 336-342.

[19] 李川, 薛建輝, 趙蓉, 等. 4種固定化藻類對污水中氮的凈化能力研究[J]. 環境工程學報, 2009, 3(12): 2185– 2188.

[20] 楊坤, 侯冠軍, 趙秀俠, 等. 固定化柵藻對養殖廢水的凈化效果及生長研究[J]. 漁業研究, 2019, 41(6): 509–513．

[21] 胡洪營, 李鑫, 楊佳. 基于微藻細胞培養的水質深度凈化與高價值生物質生產耦合技術[J]. 生態環境學報, 2009, 18(3): 1122–1127.

[22] 邵瑜. 微藻對養豬廢水氮磷的資源化利用研究[D]. 杭州: 浙江大學, 2016.

[23] 邊磊. 微藻對氮磷營養鹽的脫除利用與廢水凈化[D]. 杭州: 浙江大學, 2010.

[24] 江用彬, 季宏兵. 藻類對重金屬污染水體的生物修復[J]. 地理科學進展, 2007, 26(1): 56–67.

[25] 唐皓. 固定化微藻去除污水中氮磷的研究[D]. 南京: 南京農業大學, 2016.

[26] BAILLIEZ C, LARGEAU C, BERKALOFF C, et al. Immobilization ofalginate influence on chlorophyll Ⅱ content, photosynthetic activity and degeneration during batch culture[J]. Applied Microbiol Biotechnology, 1986, 23: 361–366.

[27] ASLAN S, KAPDAN I K. Batch kinetics of nitrogen and phosphorus removal from synthetic wastewater by algae[J]. Ecological Engineering, 2006, 28(1): 64–70.

[28] JIMNTNEZ-PEREZ M V, SANCHEZ-CASTILLO P, ROMERA O, et al. Growth and nutrient removal in free and immobilized planktonic green algae isolated from pig manure[J]. Enzyme and Microbial Technology, 2004, 34(5): 392–398.

Comparison of growth and nitrogen and phosphorus removal of four microalgae in suspension and immobilization

ZHANG Congying, XUE Ruiping, Peng Ruibing*, HAN Qingxi, JIANG Xiamin

School of Marine Sciences, Ningbo University, Ningbo 315211, China

Microalgae can survive and proliferate in waste water containing high-concentration nitrogen and phosphate from municipal or agricultural sewage, as well as absorb and assimilate for NH4+-N and PO43--P. The cultivation of microalgae in immobilization has more significant strength than in suspension. The experiment set the same culture environment and imitated artificial sewage of nitrogen and phosphate using ammonium chloride and monopotassium phosphate, thus the growth rate and the removal rate of nitrogen and phosphorus of suspended and immobilized marine microalgae (,,and) were compared. The results showed that these microalgae could grow in suspended and immobilized cultivation, and had superior removal efficiencies of NH4+-N and PO43--P. The growth rate of these marine microalgae in suspended was better than in immobilized. The growth rates of the two culture methods:>>>. The removal rates of NH4+-N and PO43--P in suspended were as follows:>>>; the removal rates of NH4+-N and PO43--P in immobilized were as follows:>>>. Exceptthe removal rates of NH4+-N in immobilized including,andwere better than those of suspension cultivation. The removal of PO43--P in immobilized had higher efficiencies than in suspended. In summary, the growth rates and removal rates of NH4+-N and PO43--P were inferior to in the immobilized culture.exhibited enormous advantages in growing and removal rates of NH4+-N and PO43--P under immobilization.

microalgae; suspension; immobilization; nitrogen and phosphorus

張聰穎, 薛瑞萍, 彭瑞冰,等.4株微藻懸浮和固定培養生長和氮磷去除效果的比較[J]. 生態科學, 2023, 42(1): 76–82.

ZHANG Congying, XUE Ruiping, Peng Ruibing, et al. Comparison of growth and nitrogen and phosphorus removal of four microalgae in suspension and immobilization[J]. Ecological Science, 2023, 42(1): 76–82.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2023.01.009

Q94

A

1008-8873(2023)01-076-07

2020-07-31;

2020-09-27

浙江省省級科技計劃項目(2019C2055)

張聰穎(1999—), 男, 湖北大冶人, 本科生, 主要從事微藻技術研究, E-mail: 2856284271@qq.com

彭瑞冰, 男, 博士, 講師, 主要從事海洋生物研究, E-mail: pengruibing@nbu.edu.cn