藻菌共生体

简介

藻菌共生系统（algal-bacterial symbiotic system）

利用藻类和细菌两类生物之间的生理功能协同作用来净化污水的淡水生态系统。藻类植物通过光合作用利用水中的CO2和NH4+、PO4-3等营养物质，合成自身细胞物质并释放出O2；好氧细菌则利用水中O2对有机污染物进行分解、转化，产生CO2和上述营养物质，以维持藻类的生长繁殖，如此循环往复，实现污水的生物净化作用。

藻菌共生系统处理污水的效率取决于太阳能辐射量、温度、污染程度（负荷与毒性）和停留时间等多种因素。W.J.奥斯瓦德等国外学者对该系统进行了许多基础与应用研究。中国长期利用生活污水养鱼，实际上也是一种利用藻菌系统净化污水并回收渔产品的方法。

本段基本原理

藻菌共生系统处理污水的基本原理是：污水中的有机污染物，由需氧性细菌进行氧化分解，产生NH、PO和CO等;而藻类则利用NH、PO和CO等为营养，以阳光为能源，经叶绿素进行光合作用，合成藻类自身细胞物质，并释放出氧气供细菌继续氧化有机物之用。不同的学者对藻类的光合作用过程用不同的方程式描述。

斯图姆和格洛伊纳的方程式是：

106CO＋90HO＋16NO＋PO＋光能──→C106H180O45N16P(藻类生物量)＋154.5O

P.L.麦卡蒂的方程式略有不同：

106CO＋81HO＋16NO＋HPO＋18H(＋光能──→C106H181O45N16P(藻类生物量)＋150O

而W.J.奥斯特瓦尔特和H.B.戈塔斯的方程式是：

1.0NH＋7.26CO＋

2.53HO──→C7.62H8.08O2.53N1.0＋7.62O＋H

据后一方程式计算,在藻菌共生过程中,合成153.56克藻类细胞物质，需消耗335.28克CO,产生243.84克氧；即每合成1.0克的藻类细胞物质,需2.18克CO，同时有1.6克氧释放到系统中去，供细菌进行氧化分解。

研究概述

同普通植物学中所阐述的地衣中的藻类和菌类共生的传统概念不同，污水处理中的藻菌共生系统,作为环境生物学的一个新的概念,是20世纪50年代以来从氧化塘法的研究中逐渐形成的。H.E.路德维希、H.B.戈塔斯和W.J.奥斯瓦尔特等人首先研究了氧化塘中的藻菌共生和藻类光合放氧问题，随后许多学者对藻菌共生系统进行了基础理论和实际应用的研究。70年代以后，逐步深入到该系统的生物种类及其生理生化特征、处理污水的作用机理、运转规律、方程式推导和数学模拟等方面。藻菌共生系统的原理，现已成为氧化塘法处理污水的理论基础，以及设计和管理氧化塘的依据。

研究发展

目前,对藻菌共生系统的研究,出现了从非控制生长向控制生长发展的趋势。1962年R.E.麦金尼设想建立一种用于处理污水的絮凝藻菌共生系统。这种共生系统由于运转方式同相类似，故称为“活性藻类”，实际上就是在特定的构筑物中在人工控制条件下培育成的藻菌共生系统，用以处理污水。1965年V.N.瓦伯赫首先创立“活性藻类”法后来,E.C.麦克里夫等人对“活性藻类”运转的基本参数和处理效果进行了实验研究，结果表明活性藻类对营养元素(氮、磷)、有机废物的去除，对(BOD)、(COD)的降低性能都比较理想，从而认为受控的藻菌共生系统──活性藻类是和的一种有效方法。有些学者认为，利用藻菌共生系统处理污水，还可以达到综合利用的目的，即可以通过回收有经济价值的藻类和渔获物，将污水中的废弃物质变成有用资源。但是在处理有毒废水时，应慎重对待回收产品的残毒积累问题。

中国长期以来利用生活污水养鱼，实际上也是一种利用天然藻菌共生系统处理污水并回收渔产品的方法。70年代以来，中国科学院水生生物研究所等单位，曾从事在构筑物中利

用受控的藻菌共生系统处理含高浓度氨态氮废水、印染废水和炼油废水的研究；在湖北省鄂城县境内受多种农药、化工废水严重污染的鸭儿湖，采用氧化塘天然藻菌共生系统治理污染已经取得成效，并对藻菌共生系统的作用机理进行了较为深入的研究。近10多年，中国在不同气候地区开展的氧化塘污水处理技术的应用研究中，对藻菌共生系统也进行了深入的研究工作结果表明该系统不仅能明显去除N、P、有机物，降低BOD（生化需氧量）、COD（化学需氧量）等，而且在控制和净化大肠杆菌、诱变活性物质和病毒方面也同样具有显著效果。