混合廢水耦合微藻對小球藻生長及凈水能力的研究

李 冰，石 巖，吳 迪，李 妍

（天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津300022）

微藻被公認為是一種可持續(xù)的有前途的生物原料，可用于生產(chǎn)多種附加值產(chǎn)品，包括營養(yǎng)保健品、藥品、化妝品、生物燃料、動物和水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料以及天然染料等〔1〕。但是，微藻生物質(zhì)的高生產(chǎn)成本是微藻生物技術(shù)廣泛應(yīng)用的障礙。而廢水中含有大量的營養(yǎng)元素，如碳源、氮源、磷酸鹽以及各種微量的礦物質(zhì)等，是一種免費、低成本并且可持續(xù)的替代培養(yǎng)液，可用于培養(yǎng)各種藻類〔2〕。

近年來，多種廢水包括市政污水、生活污水、養(yǎng)豬場廢水、工業(yè)廢水以及厭氧消化廢水等已被應(yīng)用于各種藻類的培養(yǎng)〔3〕。但由于工業(yè)廢水中含有重金屬或有毒有機化合物，用其培養(yǎng)獲得的藻類生物質(zhì)的附加產(chǎn)品價值較低，積累的藻類生物量只能用于生產(chǎn)生物燃料和其他低附加值的微藻產(chǎn)品，極大地限制了藻類的應(yīng)用范圍〔4-5〕。與上述廢水相比，食品加工廢水更加適合微藻培養(yǎng)，因為其中抑制微藻生長的有毒化合物和有害物質(zhì)含量較少〔6〕，用其培養(yǎng)微藻得到的生物質(zhì)的品質(zhì)相對較好，可以進一步用于高附加價值產(chǎn)品的生產(chǎn)。奶牛場乳制品廢水的處理是我國面臨的環(huán)境問題之一。據(jù)統(tǒng)計，每加工1 L牛奶約產(chǎn)生0.2～10 L的廢水〔7〕。盡管可以用物理、化學(xué)技術(shù)對其進行處理，但成本較高。而利用生物法去除廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)效果較好，成本也會大大降低〔8-9〕。近年來，藻類培養(yǎng)系統(tǒng)已被用于處理豆制品廢水，但因豆制品廢水中含有過量的有機質(zhì)，無法直接被微藻利用，通常需要對廢水進行稀釋處理〔10〕，這無疑會浪費水資源。

目前，關(guān)于混合廢水培養(yǎng)微藻的相關(guān)研究較少。因此，本研究基于不同廢水中有機物濃度、營養(yǎng)鹽濃度、pH等特性差異，選擇豆制品廢水與奶牛場乳制品廢水2種典型廢水進行不同比例混合，用其培養(yǎng)小球藻，這樣既能平衡單一廢水不利于微藻生長的缺陷，又能進行廢水凈化處理，提高營養(yǎng)物質(zhì)的去除效果和微藻培養(yǎng)過程中的生物量生產(chǎn)，從而擴大微藻的應(yīng)用范圍，實現(xiàn)水資源的節(jié)約。本研究以混合廢水耦合微藻培養(yǎng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，探究了微藻在單一廢水培養(yǎng)模式下和混合廢水培養(yǎng)模式下凈化廢水的能力及影響機制，研究了其產(chǎn)生的色素、油脂等高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)量，以期為探索經(jīng)濟可行的微藻凈化路徑，并從中得到具有更高應(yīng)用價值的微藻生物質(zhì)提供參考。

1 材料和方法

1.1 微藻和廢水樣品

實驗用4種小球藻：ChlorellasorokinianaUTEX 1602，德州大學(xué)奧斯汀分校的藻種中心；普通小球藻（Chlorellasp.LAMB 166和LAMB 38），中國海洋大學(xué)（中國青島）應(yīng)用微藻生物實驗室；Chlorella vulgarisFACHB1227，中國水生生物研究所。將儲存的小球藻株系細胞在液體BG-11培養(yǎng)液中激活，并在25℃、6 000 Lux白色熒光燈照明下培養(yǎng)15 d。

實驗用廢水：豆制品廢水（廢水原水）取自天津某豆制品加工廠，乳制品廢水（廢水原水）取自天津某乳制品加工廠。豆制品廢水與乳制品廢水的水質(zhì)情況及本研究中混合廢水的水質(zhì)情況如表1所示。將豆制品廢水與乳制品廢水以體積比1∶1、1∶5和1∶9進行混合，高壓滅菌后，用1 mol/L HCl或1 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH至7，構(gòu)成不同比例的混合廢水。

表1 2種廢水原水及混合廢水水質(zhì)Table 1 The quality of two kinds of raw water and mixed wastewater

1.2 方法

分別取體積為200 mL單一的廢水（100%豆制品廢水和100%乳制品廢水）或不同混合比例（1∶1、1∶5和1∶9）的混合廢水置于250 mL錐形瓶中進行培養(yǎng)，當(dāng)各培養(yǎng)液初始光吸收值（OD680，680 nm波長處的光密度）為0.2，即接種加入的4種小球藻UTEX1602、L166、L38和FACHB1227的生物質(zhì)干重分別為0.04、0.06、0.02、0.05 g/L時，將其置于溫度（30±1）℃、光照強度6 500 Lux、光照時間為24 h的環(huán)境下培養(yǎng)，并每天對錐形瓶手動搖勻3次。各處理均重復(fù)3次。

單一廢水小球藻培養(yǎng)共計5 d，期間每天取樣測定微藻生長情況及水質(zhì)變化；混合廢水小球藻培養(yǎng)共計10 d，期間每隔2 d（第0、2、4、6、8、10天）取樣1次，測定微藻生長情況及水質(zhì)變化，并在培養(yǎng)結(jié)束時測定色素、油脂、碳水化合物、多糖和蛋白質(zhì)含量。

1.3 微藻生長測定

取一定量的藻液測定OD680之前，對藻液離心（5 000 r/min，10 min）3次，以排除廢水培養(yǎng)液中色度的影響。4種微藻的生物質(zhì)標(biāo)準曲線如下：

1.4 廢水水質(zhì)及高附加值產(chǎn)物測定

廢水pH采用pH計測定，總氮（TN）采用過硫酸鹽氧化法測定，總磷（TP）采用消解-鉬銻抗法測定，NH4+-N采用納氏試劑法測定，COD采用重鉻酸鉀法測定。

色素中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量根據(jù)文獻〔11〕報道的方法測定。微藻中的多糖和碳水化合物采用改良的苯酚-硫酸法〔12〕測定；脂質(zhì)濃度采用尼羅紅染色法〔13〕測定。培養(yǎng)周期結(jié)束后的微藻經(jīng)充分烘干和研磨后，用元素分析儀進行分析，將測定得到的氮含量乘以6.25，估算出藻粉中蛋白質(zhì)的含量〔14〕。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用單向方差分析（ANOVA）進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表示為基于平行實驗的平均值±平均值的標(biāo)準誤差，并認為是在95%置信區(qū)間內(nèi)。

2 結(jié)果與討論

2.1 豆制品原水及奶牛場乳制品原水對小球藻生長和水質(zhì)凈化的影響

由于2種廢水中小球藻產(chǎn)生的生物質(zhì)很低，因此以O(shè)D680來表征小球藻在其中的生長情況，結(jié)果如圖1和圖2所示。

圖1 豆制品原水中小球藻的生長情況Fig.1 The growth of Chlorella in raw water of soybean products

圖2 奶牛場乳制品原水中小球藻生長情況Fig.2 The growth of Chlorella in raw water of dairy farm

由圖1可知，隨著培養(yǎng)時間的延長，小球藻在豆制品廢水中的生長速度呈迅速下降趨勢，培養(yǎng)2 d后，4個株系的小球藻已全部死亡，表明小球藻在豆制品廢水中無法生長，豆制品廢水不是小球藻的優(yōu)良培養(yǎng)基。

由圖2可以看出，在奶牛場乳制品廢水中，小球藻的生長速度在0～2 d內(nèi)呈上升趨勢，其中UTEX1602的生長情況較佳，在第2天OD680值達到0.46。在培養(yǎng)的2～5 d，UTEX1602和L166 2個株系生長速度趨于平緩，而L38和FACHB1227株系生長速度持續(xù)下降，這可能是因為乳制品廢水中有機負荷及營養(yǎng)元素濃度較低，提供給小球藻生長的營養(yǎng)源不足所致。

實驗結(jié)果表明，4種小球藻在豆制品廢水中經(jīng)過5 d的培養(yǎng)后，其水中的TN、NH4+-N、TP和COD濃度無明顯變化。這是由于小球藻在豆制品廢水中生長受限，無法利用溶液中的營養(yǎng)鹽和有機碳所致，表明4種小球藻對豆制品廢水的水質(zhì)沒有明顯的凈化作用。

以奶牛場乳制品廢水培養(yǎng)小球藻，在0～2 d內(nèi)，廢水中的TN、TP和COD均呈現(xiàn)下降的趨勢，2 d后下降速度減緩。4種小球藻對乳制品廢水中的TN、TP和COD的最佳去除率分別為37.15%、61.09%和16.16%，小球藻對乳制品廢水凈化效果較差。

2.2 不同比例混合廢水對小球藻生長和水質(zhì)凈化的影響

2.2.1 不同比例混合廢水對小球藻生物量的影響

不同比例混合廢水對小球藻生物量的影響如圖3所示。

圖3 不同混合比例下小球藻生長情況Fig.3 The growth of Chlorella in different mixing ratio wastewater

由圖3可知，豆制品廢水與乳制品廢水混合比為1∶5和1∶9時，在培養(yǎng)的0～2 d內(nèi)，小球藻有明顯的生長停滯現(xiàn)象。乳制品廢水比例增加，使混合廢水系統(tǒng)呈堿性（p H分別為9.60和10.25），從而一定程度地影響了小球藻的生長。當(dāng)豆制品廢水與乳制品廢水混合比為1∶1（即增加豆制品廢水比例）時，培 養(yǎng) 到 第10天，小 球 藻UTEX1602、L166、L38和FACHB1227的生物質(zhì)干重均達到最高，分別為4.27、4.09、2.63、2.2 g/L，表明2種廢水1∶1的混合培養(yǎng)最適宜小球藻的生長。

本實驗中，增加混合廢水體系中豆制品廢水的比例（1∶1），可促進4種小球藻的生長。這與豆制品廢水中富含多種有機或無機成分，如單糖、低聚糖、維生素、有機酸、磷酸鹽、硫酸鹽、金屬離子等營養(yǎng)物質(zhì)〔15〕有關(guān)。這些物質(zhì)為藻類的生長提供了充足的營養(yǎng)，特別是作為小球藻碳源的單糖和寡糖，可以被其有效利用〔16〕。在這種情況下，在含有豆制品廢水的培養(yǎng)液中，小球藻的營養(yǎng)方式實際上為兼養(yǎng)模式，即具有自養(yǎng)和異養(yǎng)的代謝方式。兼養(yǎng)培養(yǎng)模式下微藻的生長速率約為自養(yǎng)生長和異養(yǎng)生長2種生長速率的總和，是藻類生物量增長最快的培養(yǎng)模式〔17〕。本實驗混合廢水培養(yǎng)體系中，增加豆制品廢水的比例，可以增加混合系統(tǒng)的有機碳源，相對延長了小球藻進行兼養(yǎng)培養(yǎng)的時間，從而促進了4種小球藻的生長。

2.2.2 不同比例混合廢水中氮的去除效果

氮是小球藻生命代謝必需的元素，小球藻可以利用氨氮、硝氮或含氮化合物來促進自身細胞中蛋白質(zhì)和氨基酸的形成。4株小球藻對不同比例混合廢水中TN和NH4+-N的去除效果如圖4和圖5所示。

圖4 混合廢水中4種小球藻對總氮的去除效果Fig.4 Purification effect of four species of Chlorella on TN in mixing wastewater

圖5 混合廢水中4種小球藻對氨氮的去除效果Fig.5 Purification effect of four species of Chlorella on NH4+-Nin mixing wastewater

由圖4可知，4種小球藻均可使混合廢水中的TN濃度降低。其中，在混合比1∶1的廢水中，在培養(yǎng)10 d內(nèi)，小球藻的生長情況優(yōu)良，無滯后情況，TN濃度持續(xù)下降，4種小球藻對TN的去除率為69.03%～80.3%；小 球 藻UTEX1602、L166、L38和FACHB1227對溶液中的TN分別去除231.56、218.46、261.07、235.85 mg/L?；旌媳葹?∶5時，4種小球藻對TN的去除率在63.95%～76%；混合比為1∶9時，4種小球藻對TN的去除率在53.3%～69.73%。比較圖3和圖4可以看到，TN濃度的下降速率與小球藻增長的速率呈正比。

在不同的混合系統(tǒng)中，由于豆制品廢水的含量不同，導(dǎo)致不同的混合比下有著不同的NH4+-N初始濃度。由圖5可以看出，當(dāng)混合比為1∶1時，4種小球藻對NH4+-N的去除率為58.27%～65.97%；混合比為1∶5時，4種 小 球 藻 對的去除率為74.38%～85.5%；混 合 比 為1∶9時，4種 小 球 藻 對NH4+-N的去除率最高，達到79.17%～86.99%，可能與溶液中的pH有關(guān)。廢水中的氮源形式多樣，NH4+-N是最容易被藻細胞利用的氮源，NH4+-N的去除主要通過微藻的直接吸收同化或溶液pH上升導(dǎo)致的氨揮發(fā)〔18〕所致。

2.2.3 不同比例混合廢水中磷的去除效果

磷元素是微藻維持正常生命活動和新陳代謝必不可少的一種元素，在核酸、蛋白質(zhì)合成以及能量傳遞過程中具有重要作用〔19〕。4種小球藻對不同比例混合廢水中TP的去除效果如圖6所示。

圖6 混合廢水中4種小球藻對總磷的去除效果Fig.6 Purification effect of four species of Chlorella on TPin mixing wastewater

由圖6可知，隨著培養(yǎng)時間的延長，不同比例混合廢水中TP濃度均呈下降趨勢。當(dāng)混合比為1∶1時，小球藻對TP的去除效果最佳，去除率為92.41%～95.48%，其中UTEX1602的凈化效果最佳。當(dāng)混合比為1∶5和1∶9時，TP去除率分別為74.38%～85.5%、65.67%～83.58%。不同混合比例的廢水中，混合比為1∶1的TP去除率最高，這可能與1∶5和1∶9的廢水系統(tǒng)中，豆制品廢水被稀釋，水體中TP的濃度（分別為16.74、8.71 mg/L）相對較低有關(guān)。總之，4種小球藻對3種不同比例混合廢水中TP的去除效果均較好。

2.2.4 不同比例混合廢水中COD的去除效果

4種小球藻對不同比例混合廢水中COD的去除效果如圖7所示。

圖7 混合廢水中4種小球藻對COD的去除效果Fig.7 Purification effect of four species of Chlorella on COD in mixing wastewater

由圖7可以看到，隨著培養(yǎng)時間的延長，混合液中的COD持續(xù)下降。其中，混合比為1∶1時，初始COD為10 344 mg/L，培養(yǎng)結(jié)束（培養(yǎng)10 d）時，剩余COD為3 821.5～4 595 mg/L，去除率達到55.58%～63.06%；4種小球藻中UTEX1602和L38對COD的去除效果最好，分別凈化了6 555.5、6 522.5 mg/L的COD。混合比為1∶5時，初始COD為3 895 mg/L，培養(yǎng)結(jié)束（培養(yǎng)10 d）時，剩余COD為1 555.8～1 637 mg/L。混合比為1∶9時，初始COD為2 471.5 mg/L，培養(yǎng)結(jié)束（培養(yǎng)10 d）時，剩余COD為985.6～1 444.2 mg/L。

在3種廢水混合比例下，各種小球藻的COD去除率均在60%左右，但由于初始濃度不同，小球藻在混合比為1∶1條件下的COD去除量為6 555.5 mg/L，凈化效果最好。4種小球藻中，UTEX1602去除COD的能力最強。1∶1混合液中小球藻去除COD效果好，與該混合比例中豆制品廢水含量增加，小球藻可利用的有機碳多，小球藻生長好有關(guān)。小球藻生長越好、生物量越大、代謝越旺盛，COD降解的就越多。

2.3 不同混合比例廢水中小球藻高附加值產(chǎn)物含量變化

2.3.1 色素產(chǎn)量

小球藻中最豐富的色素是葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素，它們具有多種治療特性，比如抗氧化活性、調(diào)節(jié)血液中的膽固醇、增強免疫系統(tǒng)等〔20〕。

圖8為培養(yǎng)結(jié)束后不同廢水混合比例下4種小球藻所產(chǎn)生的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量。

圖8 混合廢水中4種小球藻的色素產(chǎn)量Fig.8 Pigment production of four species of Chlorella in mixing wastewater

由圖8可以看出，當(dāng)混合比為1∶1時，葉綠素a產(chǎn)量最高，其在UTEX1602、L166、L38和FACHB1227培養(yǎng)液中的產(chǎn)量分別為70.83、57.01、62.28、51.51 mg/L，遠大于1∶5混合培養(yǎng)液（14.00～23.73 mg/L）和1∶9混合培養(yǎng)液（12.57～14.49 mg/L）中的產(chǎn)量。Shikai WANG等〔21〕也因此將水環(huán)境中葉綠素a濃度作為反映小球藻生長情況的指標(biāo)。葉綠素b也是光合作用的天然色素之一，在水體中吸收并傳遞光能。葉綠素a、b的比值可以用來衡量藻類的生長狀況，比值高的藻類生長好〔22〕，這與本實驗高混合比（1∶1）中，4種小球藻生長情況最佳相一致。

在3種混合比廢水中，4種小球藻培養(yǎng)液的類胡蘿卜素含量均較低。M.B.KURADE等〔23〕認為，類胡蘿卜素濃度是水環(huán)境污染物的敏感生物標(biāo)志物。類胡蘿卜素含量高，水體中的敏感生物種類或數(shù)量就多，污染物就多。本實驗中，小球藻使有機物等污染物迅速降解，這可能是導(dǎo)致水體類胡蘿卜素濃度較低的原因所在。此外，養(yǎng)分（氮和磷）和環(huán)境（鹽度和脅迫）因素的變化是導(dǎo)致水體類胡蘿卜素濃度較低的另一個原因〔24〕。

2.3.2 油脂和碳水化合物產(chǎn)量

由于化石資源的枯竭，持續(xù)地開采石油儲備以生產(chǎn)傳統(tǒng)化石燃料并非長久之計，因此尋找新的能源以減少社會對現(xiàn)有化石燃料的依賴顯得尤為重要〔25〕。微藻生物質(zhì)作為一種有前景的可再生生物燃料原料，以其衍生為生物柴油的能力受到廣泛關(guān)注〔26〕。圖9為培養(yǎng)結(jié)束后，4種小球藻在不同比例混合廢水中的油脂產(chǎn)量。

圖9 混合廢水中4種小球藻的油脂產(chǎn)量Fig.9 Lipid production of four species of Chlorella in mixing wastewater

由圖9可知，4種小球藻中，UTEX1602富集脂質(zhì)的能力更強，UTEX1602在3種混合比例1∶1、1∶5、1∶9下的油脂產(chǎn)量分別為337.45、309.94、534.15 mg/L。在1∶1混合廢水中，小球藻UTEX1602、L166和L38的油脂產(chǎn)量均低于1∶9混合廢水中相應(yīng)小球藻的油脂產(chǎn)量。小球藻在廢水中的油脂產(chǎn)量與廢水中的氮和磷含量有關(guān)。研究表明，氮或磷缺乏等環(huán)境脅迫會導(dǎo)致藻細胞中脂質(zhì)累積〔27-28〕。即培養(yǎng)液中的低氮、低磷會限制藻細胞中氨基酸和蛋白質(zhì)的合成，致使光合作用中的碳從蛋白質(zhì)合成路徑轉(zhuǎn)向脂質(zhì)等合成途徑〔29〕。因此，這就說明了為什么低氮、低磷的1∶9的混合液中生長的小球藻會產(chǎn)生更多的油脂。

此外，雖然藻細胞中生物質(zhì)的累積也能提高油脂產(chǎn)量，如1∶1混合廢水中小球藻生物質(zhì)累積量最高，但由于其氮源濃度高，致使藻細胞合成更多的氨基酸和蛋白質(zhì)，而用于合成脂肪的碳源減少，繼而藻細胞中油脂含量較低（低于1∶9的混合液）。

碳水化合物是微藻生物質(zhì)中含量豐富的生化成分，也可以用于能源生產(chǎn)，例如產(chǎn)生乙醇或沼氣等〔30〕。圖10為培養(yǎng)結(jié)束后，4種小球藻在不同比例混合廢水中的碳水化合物產(chǎn)量。

圖10 混合廢水中4種小球藻的碳水化合物產(chǎn)量Fig.10 Carbohydrate production of four species of Chlorella in mixing wastewater

由圖10可 知，4種 小 球 藻UTEX1602、L166、FACHB1227和L38在1∶1混合廢水中的碳水化合物產(chǎn)量分別為271.57、205.32、93.06、82.06 mg/L，在1∶5混合廢水中的碳水化合物產(chǎn)量分別為94.30、83.51、50.74、44.35 mg/L，在1∶9混合廢水中的碳水化合物產(chǎn)量分別為55.59、71.1、35.03、26.73 mg/L。1∶1混合廢水中的小球藻碳水化合物產(chǎn)量明顯高于1∶5和1∶9混合廢水中的小球藻碳水化合物產(chǎn)量，其中產(chǎn)量最高的藻株是小球藻UTEX1602，可能與其較高的生物質(zhì)產(chǎn)量有關(guān)。

2.3.3 蛋白質(zhì)產(chǎn)量

氮源是直接影響微藻生長的重要因素之一。氮被藻細胞用以合成氨基酸和蛋白質(zhì)，促進微藻的生長〔29〕。圖11為培養(yǎng)結(jié)束后，4種小球藻在不同比例混合廢水中的蛋白質(zhì)產(chǎn)量。

圖11 混合廢水中4種小球藻的蛋白質(zhì)產(chǎn)量Fig.11 Protein production of four species of Chlorella in mixing wastewater

在混合廢水培養(yǎng)系統(tǒng)中，隨著豆制品廢水比例的加大，溶液中的TN濃度也增大。由圖11可知，4種小球藻的蛋白質(zhì)產(chǎn)量與TN含量（見圖4）呈正比，混合液中總氮濃度高的，蛋白質(zhì)產(chǎn)量也高。1∶1混合廢水中小球藻的蛋白質(zhì)產(chǎn)量遠遠高于1∶5和1∶9混合廢水中小球藻的蛋白質(zhì)產(chǎn)量。1∶1混合廢水中小球藻FACHB1227、UTEX1602、L166和L38的蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別為1.18、2.03、1.64、1.15 g/L，其中UTEX1602蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高（2.03 g/L）是1∶5混合廢水中最高蛋白質(zhì)產(chǎn)量（0.34 g/L）的6倍，是1∶9混合廢水中最高蛋白質(zhì)產(chǎn)量（0.27 g/L）的7.5倍。

蛋白質(zhì)的合成對于微藻生長至關(guān)重要，而營養(yǎng)不足會抑制蛋白質(zhì)的合成和微藻生長。本研究中，混合廢水培養(yǎng)液的混合比為1∶5和1∶9時的初始氮含量不足以滿足小球藻合成大量的蛋白質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)結(jié)束時小球藻細胞中蛋白質(zhì)含量的減少，以及最終蛋白質(zhì)產(chǎn)量較少。1∶1混合廢水中生長的小球藻的生物質(zhì)中具有豐富的蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)產(chǎn)量遠遠高于混合比例1∶5和1∶9。因此，可以考慮作為動物飼料等。

2.3.4 多糖產(chǎn)量

多糖是一種較為重要的生物活性物質(zhì)，用于藻類的生長和繁殖，具有特殊的生理作用。多糖在生物制藥、功能食品和環(huán)保等方面均有廣泛的應(yīng)用〔31〕。微藻被認為是多糖的潛在來源之一。圖12為培養(yǎng)結(jié)束后，4種小球藻在不同比例混合廢水中的多糖產(chǎn)量。

圖12 混合廢水中4種小球藻的多糖產(chǎn)量Fig.12 Polysaccharides production of four species of Chlorella in mixing wastewater

由圖12可 知，4種 小 球 藻UTEX1602、L166、FACHB1227和L38在1∶1混合廢水中的多糖產(chǎn)量分別為117、98.57、65.34、64.17 mg/L；在1∶5混合廢水中的多糖產(chǎn)量分別為51.80、48.93、17.81、23.47 mg/L；在1∶9混合廢水中的多糖產(chǎn)量分別為15.27、27.16、12.76、16.23 mg/L。1∶1混合廢水中小球藻的多糖產(chǎn)量明顯高于1∶5和1∶9混合廢水中小球藻的多糖產(chǎn)量，這可能與1∶1混合廢水中小球藻累積的生物質(zhì)量最高有關(guān)。

3 結(jié)論

（1）單一的豆制品廢水和乳制品廢水無法作為小球藻生長的優(yōu)良培養(yǎng)液，且水質(zhì)凈化效果不明顯。

（2）在混合廢水耦合微藻培養(yǎng)系統(tǒng)中，增加豆制品廢水的比例能促進小球藻生長。與豆制品廢水和乳制品廢水混合比為1∶5和1∶9相比，1∶1混合廢水中的小球藻累積的生物質(zhì)干重最高，而4種小球藻中，UTEX1602的生物質(zhì)干重又最高；1∶1混合廢水中的小球藻去除TN、TP的效果均最好，COD凈化能力最強，而4種小球藻中，UTEX1602對TN、TP、COD凈化的能力最強。

（3）與其他混合比廢水相比，1∶1混合廢水中的小球藻產(chǎn)生的葉綠素a含量最高，其中UTEX1602產(chǎn)生的葉綠色a達70.83 mg/L。葉綠素是獲取光和保護微藻細胞免受輻射的必要色素。

（4）4種小球藻中，UTEX1602富集脂質(zhì)的能力最強，其在1∶1、1∶5、1∶9 3種混合廢水中的油脂產(chǎn)量分別為337.45、309.94、534.15 mg/L。1∶1混合廢水中的小球藻碳水化合物產(chǎn)量明顯高于1∶5和1∶9混合廢水中的小球藻碳水化合物產(chǎn)量，其中產(chǎn)量最高的藻株是UTEX1602（271.57 mg/L）。藻細胞中生物質(zhì)的累積能提高油脂產(chǎn)量；而碳水化合物是微藻生物質(zhì)中含量豐富的生化成分?？梢詫⒂椭吞妓衔镒鳛樵孱惿镔|(zhì)中重要的能源生產(chǎn)附加產(chǎn)品，加以開發(fā)利用。

（5）1∶1混合廢水中的UTEX1602的蛋白質(zhì)產(chǎn)量最高，是其他混合比廢水的6～7.5倍，具有豐富的蛋白質(zhì)含量，可以開發(fā)用于動物飼料生產(chǎn)。

（6）與其他混合比廢水相比，1∶1混合廢水中小球藻的多糖產(chǎn)量最高，其可用于藻類的生長和繁殖。