摘 要

影响微藻生长和净化废水效果的因素有很多，包括光、pH值、温度等。本实验的目的旨在研究微藻接种浓度对城市生活废水培养微藻的影响。以固沙蓝藻Scytonema hyalinum为研究对象，选用城市生活污水，采用单因子实验，设置接种浓度梯度分别为0.5 mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L、2.0 mg/L，控制其他条件完全相同培养，研究接种浓度对微藻净化城市生活废水效果和微藻生长情况的影响。实验结果表明，当接种浓度为1mg/L时，实验废水中的污染物平均去除率最高，其中COD、氨氮、总氮和总磷的去除效果分别为94.90%、96.66%、91.96%和 99.10%，蓝藻的生物量较初始阶段提高了6倍，叶绿素a由原来的1mg/L扩大到6.7 mg/L。同时，微藻对废水的净化需要采用合适的培养时间，氮，磷要达到最大去除率需要至少10天的培养时间，COD的去除存在波动，在5，15天时去除效果较好。选取适宜的接种浓度和适当培养时间，可以有效的提高微藻净化废水的效果，并获得最大的生物产量。

关键词：接种浓度；城市生活废水；微藻培养；去除效率；生物量

Abstract

There are many factors that affect the growth of microalgae and the effect of purifying wastewater by microalgae, including light, pH, and temperature. The purpose of this experiment is to study the effect of microalgae inoculation concentration on the cultivation of microalgae in urban domestic wastewater. Taking the sand-fixing cyanobacteria Scytonema hyalinum as the research object, the urban domestic sewage was selected, and the single-factor experiment was used. The inoculation concentration gradient was set to 0.5 mg/L, 1.0 mg/L, 1.5 mg/L, 2.0 mg/L, and other conditions were the same in the cultivation to study the effect of inoculation concentration on the purification effect of microalgae on urban domestic wastewater and the growth of microalgae. The experimental results show that when the inoculation concentration is 1.0 mg/L, the average removal rate of pollutants in the experimental wastewater is the highest, and the removal effects of COD, ammonia nitrogen, total nitrogen and total phosphorus are 94.90%, 96.66%, 91.96% and 99.10%, respectively. The biomass of cyanobacteria increased by 6 times compared with the initial stage, with its chlorophyll a increasing from 1mg/L to 6.7mg/L. At the same time, the purification of wastewater by microalgae requires a suitable cultivation time. The maximum removal rate of nitrogen and phosphorus requires at least 10 days of cultivation time. The removal of COD fluctuates, and the removal effect is better at 5 or 15 days. Choosing the appropriate inoculation concentration and appropriate cultivation time can effectively improve the effect of microalgae in purifying wastewater and obtain the maximum biomass.

Keywords：Inoculation concentration；urban domestic wastewater；microalgae cultivation；removal efficiency；biomass

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义及目的 1

1.3研究现状及发展趋势 2

1.4研究内容及方法 3

第2章 微藻净化废水原理及影响因素 4

2.1净化原理 4

2.1.1微藻净化碳的原理 4

2.1.2微藻净化氮的原理 4

2.1.3微藻净化磷的原理 5

2.2影响因素 5

第3章 材料与方法 7

3.1材料 7

3.1.1实验藻种 7

3.1.2实验废水 8

3.2方法 8

3.2.1实验设计 8

3.2.2指标测定 8

3.2.3数据处理 8

第4章 结果与分析 10

4.1不同接种浓度下蓝藻生长情况 10

4.2不同接种浓度下城市污水中总氮的去除率 11

4.3不同接种浓度下城市污水中总磷的去除率 12

4.4不同接种浓度下城市污水中氨氮的去除 13

4.5不同接种浓度下城市污水中COD的去除 13

第5章 讨论 15

5.1接种浓度对蓝藻处理城市废水的影响 15

5.2接种浓度对蓝藻生长的影响 16

第6章 结论 18

参考文献 19

致 谢 21

第1章 绪论

1.1研究背景

荒漠化是全球性的环境问题，造成耕地减少，粮食减产，破坏地区生态环境，影响人类生存和发展空间，被列为全球十大环境与发展问题之一。中国也是世界上荒漠化严重的国家之一，荒漠化形势比较严峻。据统计，2017年中国荒漠、荒漠化土地总面积达到234.98×10⁴ km²，占我国国土面积的24.48%。同时，中国黄荒漠化的强度较大，其中，重度荒漠化面积为25.18×10⁴ km²，占荒漠化总面积的近五分之一^[1]。荒漠化由于人为因素的干扰和破坏会加速进程，而荒漠化的逆转则需要人为的干预，也就是通常所说的荒漠化防治。目前荒漠化防治主要采用生物修复的技术，利用根系发达，耐干旱的绿色植物，稳定区域的土壤结构，减少因风力作用造成的砂砾迁移，防止荒漠面积的进一步扩大，还有结合一些政策性的措施如退耕还林还草，生态移民等抑制荒漠化进程^{[2, 3]}。Lan等人^[4]发现利用蓝藻接种到土壤表皮中，可以形成结壳，改善表土环境，促进维管植物的生长，证明了利用蓝藻接种是一种有效的荒漠化防治技术。

另一方面，由于城市化进程的迅速发展，城市污水的也呈现排放量增大，成分更为复杂的趋势。同时，我国也是严重缺水的国家，随着人口的增长和工业化的发展，对淡水的需求日益增长，会产生更多的生活废水，造成水环境的破坏。因此城市生生活污水的收集处理，对于保持水环境的稳定，实现水资源的可持续利用，促进社会经济的可持续发展等具有十分重要的意义。生物处理技术，尤其是微生物处理技术，是良好的且具有较好效果的用于处理城市污水的技术^[5]。近年来，有研究人员发现利用微藻可以有效去除污水中的有机物，氮，磷等污染物质，同时可获得一定的生物量^[6]，为城市污水的生物处理提供了一个新的思路。因此结合上述两个方面，利用城市污水培养微藻获得微藻生物量的同时净化城市污水成为一个新的方向。

1.2研究意义及目的

微藻可以利用碳，氮，磷等营养物质作为自身配合成代谢的能源，消耗这些物质的同时完成自身的生长繁殖。自养型微藻可以利用二氧化碳，碳酸根等作为无机碳源，异养型利用有机物为碳源，微藻细胞需要氮源合成蛋白质维持生命活动，也需要磷（主要是磷酸氢根和亚磷酸氢根）进行能量的传递和核酸等物质的合成^[7-9]。城市污水中主要污染物包括COD、BOD、氨氮、磷等，可以满足微藻对营养物质的需求。因此利用城市污水来培养微藻，微藻细胞利用其中的污染物转化为自身所需营养物质进行生长繁殖的同时达到去除污水中的有机物并净化污水的效果，尽可能使污水中的物质得到资源化的利用，节约微藻培养的原料成本，为污水处理和荒漠化防治提供一定的参考价值。