菌藻共生固定化技術在水產養殖尾水處理中的研究進展

中圖分類號：S949 文獻標志碼：A 文章編號：1004—6755（2025）06—0072-03

Research progress of immobilized microalgae-bacteria symbiotic system in aquaculture tailwater treatment

WANG Luyao1，2，NAN Hailin2，QU Jiangqi2，ZHANG Qingjing1，2 （1.FisheriesClegeofTanjnAgricultualUniversity，anjinylboratoryofquaticecolgndbrding，ianjn3O8hin; 2.Beijingkeylaboratory of fisherybiotechnology，fisheries research institute， Beijingacademy of agriculture and forestry sciences，Beijinglooo68，China）

Abstract：Immobilized microalgae一bacteria symbiotic technology is a highly efficient biological treatment method for addressing excessive nitrogen and phosphorus in aquaculture tail water，with promising development prospects. This technology centers on a microalgae-bacteria symbiotic system and achieves pollutant removal through immobilization. This paper reviews common aquaculture tail water treatment methods， microalgae-bacteria symbiotic systems，and research progress in immobilized microalgae一bacteria symbiotic technology，while also outlining future research directions and priorities for this technology.

Key words： microalgae-bacteria symbiosis system； immobilization technology； treatment of aquaculturetail water

養殖尾水的傳統處理手段雖然在一定程度上能夠去除尾水中的污染物，但存在成本高、二次污染等問題。近年來，具有經濟性、生態友好、操作簡便等優勢的菌藻共生系統（algal—bacterialsymbiosissystem，ABSS），在水產領域受到關注。

ABSS有懸浮態和固定態兩種，而固定態研究成果在水產養殖尾水處理中的研究缺少整理，因此本文對相關研究進行了總結，旨在為今后養殖尾水的處理提供參考。

1常見養殖尾水處理方法

常見處理方法主要包括化學、物理和生物三大類。各方法優缺點見表1。

2 菌藻共生體系

2.1菌藻共生原理

菌和藻存在互利共生關系，比單藻或單菌系統能更好地實現水凈化。細菌能有效降解有機物，轉化氮、磷等無機物，同時為微藻提供所需營養物質；而微藻則通過光合作用釋放氧氣供細菌使用，并吸收細菌產生的二氧化碳，實現雙方的互惠共生。

2.2影響菌藻共生體系的因素

影響體系的因素主要包括光照強度、溶解氧（DO）、碳源、菌藻比例等。

藻類細胞中葉綠體的發育受光照強度影響，進而影響藻類的光合作用效率、氧氣產生速率、酶活性變化以及代謝產物的合成等1過程。

在ABSS中，DO與菌藻比例、光照條件、外部氧氣供應和養殖尾水特性有關。試驗發現，不管小球藻與活性污泥的接種量多少，DO濃度都會逐漸下降，這表明需要外部供氧才能將DO保持在適宜水平[2]。DO低時，細胞釋放磷，有機物質轉化為揮發性脂肪酸，從而造成二次水污染。過高的DO會降低微藻的生長速度，并導致微藻細胞中丙二醛的積累，對細胞代謝產生負面影響[3]。

在ABSS中，高濃度碳源會促進細菌的生長，菌藻之間競爭營養物質會抑制藻類的生長，導致尾水中污染物的去除效果較差。在地衣芽孢桿菌和絲狀藻類的混合培養中，當葡萄糖濃度高于100mg/L 時，絲狀藻類的數量顯著減少[4]。

當菌藻比例處于合適范圍時，細菌和藻類在CO₂ 與 O₂ 的交換中實現平衡，從而滿足藻類對碳源需求的同時保障細菌的正常生長與代謝[5]。在ABSS中，菌藻的接種比例不僅會影響細菌群落的結構和代謝，還會進一步影響藻類的生長與繁殖，影響對廢水處理的效果。

2.3 ABSS的應用

表2（見下頁）總結了ABSS的相關應用及處理效果[6-11]。

3 菌藻共生固定化技術

3.1 常用方法

固定化技術常用方法有吸附法和包埋法。固定化使用的載體應具備無毒，傳質性能優異，在系統中穩定且不易被分解，對細胞生長分裂引起的破裂有抵抗力，能很好保留生物質等特性。吸附法常采用活性炭、沸石、硅藻土等無機材料作為載體，包埋法常選擇高分子材料用作包埋載體，包括海藻酸鈉、聚乙烯醇和樹脂等。

3.2菌藻共生固定化技術在水產養殖中的應用

高凌鵬等[12驗證了菌藻共生固定化技術在海水養殖廢水處理中的凈化效果，出水中污染物濃度均能達到相關排放標準，表明ABSS在實際應用中具有可觀的凈化效能。郁穎13建立了新型水產養殖水循環利用模式，該模式實現了養殖廢水的零排放，對環境的破壞性污染得到了有效控制。李科靜[14將菌藻共生小球應用于魚類和羅氏沼蝦養殖池塘水，其凈化效果總體上優于單藻、單菌體系。王寶龍[15利用固定化菌藻處理海水養殖尾水，結果表明，固定化菌藻組對硝態氮的去除率最佳，均高于單藻、單菌處理組。

4總結與展望

菌藻共生固定化技術在水產養殖領域的研究中仍有許多不足，未來可以從以下兩個方面重點開展研究。第一是技術優化。研究表明固定化菌藻能有效地去除水體中的氮、磷等污染物，但要應用到實際尾水處理中，保持這一凈化效果的持續性存在困難，這需要研究者深入探索。第二是固定過程的優化。實驗室中進行實驗所用小球需量較少，大多通過人工或者針管進行滴制，同時小球保存時間較短，若要應用在養殖場中，需要集成化、智能化生產。未來的研究需要圍繞這兩方面展開，不斷完善技術手段，以期實現菌藻共生固定化技術在水產養殖尾水處理中的廣泛應用。

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（收稿日期：2025-03-05）