一種高濃度綠藻的培養(yǎng)方法

王小冬，車 軒，陳曉龍，劉興國，顧兆俊，朱 林

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092)

綠藻門的柵藻屬浮游植物可作為輪蟲、枝角類等浮游動物的食物，而輪蟲、枝角類等浮游動物又是魚蝦幼體優(yōu)質(zhì)的生物餌料，對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的苗種培育起重要作用，因此綠藻門柵藻屬浮游植物的高密度培養(yǎng)可為浮游動物提供高質(zhì)量的食物。同時，綠藻門柵藻屬浮游植物也被用于處理生活污水或養(yǎng)殖尾水，可進行養(yǎng)殖水調(diào)控，對水體進行修復(fù)，還可用于生物柴油生產(chǎn)等，具有多種功能和用途。

淺水湖泊、水庫等是我國重要的大水面，是淡水漁業(yè)的重要組成部分。目前我國淺水湖泊受到多種面源和點源污染的影響，其中來自人們消費產(chǎn)生的排泄物、餐飲垃圾等有機物污染也是重要的潛在污染源。這些有機物主要特點是腐爛過程中需要消耗大量氧氣、帶來大量的氮磷營養(yǎng)鹽，促進水體富營養(yǎng)，這不同于有害的無機化學(xué)污染。

我國迅猛發(fā)展的餐飲業(yè)導(dǎo)致食品廢物量迅速增長，估計全國城鎮(zhèn)餐廚垃圾產(chǎn)生量高達3 000萬噸/年。目前我國餐飲垃圾處理的主要方向是飼料化、能源化，可回收油脂、回收廢料是干物質(zhì)，回收廢水一般用來生產(chǎn)沼氣或堆肥。

本文介紹一種利用餐飲垃圾培養(yǎng)綠藻門柵藻屬浮游植物的方法，通過該培養(yǎng)方法可獲得高密度、高純度的綠藻門柵藻屬浮游植物，培養(yǎng)成本低，培養(yǎng)步驟簡單且易實施，可以為綠藻培養(yǎng)拓展方法。該方法也為類似于餐飲垃圾的有機污染物的資源化利用拓展方法。

一、利用餐飲垃圾培養(yǎng)綠藻的方法和效果

首先將餐飲垃圾中非食物類垃圾去除，留下濕潤的固態(tài)食物垃圾和湯水。將該固態(tài)食物垃圾等放置到透光的敞口容器中，再根據(jù)湯水的體積比例情況補充自來水，使得湯水和自來水的體積為固態(tài)食物垃圾體積的20～100倍。將敞口的培養(yǎng)容器放置在有自然光照的地方，對敞口容器內(nèi)物質(zhì)曝氣，曝氣強度以能擾起固態(tài)食物垃圾中的部分顆粒物為準，常溫下處理。曝氣至沉底的固態(tài)物質(zhì)的表層顆粒物變得細膩、水體顏色變成土黃色或暗土黃色，然后停止曝氣，靜置后上覆水的總氮、總磷水平分別達到15～100、1～20毫克/升，如總氮、總磷水平?jīng)]達到要求，則繼續(xù)曝氣一段時間直至達到要求為止。這在適宜培養(yǎng)的夏秋季里，一般曝氣的總時長在1個月左右。

水體中總氮、總磷水平達到預(yù)設(shè)要求后，靜置培養(yǎng)7～15天即得高濃度的綠藻門柵藻屬浮游植物，水中葉綠素a含量可達1 000～3 100微克/升。培養(yǎng)得到的高濃度柵藻溶液中柵藻細胞密度可達(1.0～3.2)×109個/升，即10億～32億個/升，柵藻細胞生物量占總生物量比例在90%以上，一般會含有少量纖維藻、小球藻等其他綠藻。所得柵藻以2～4個細胞形成的群體為優(yōu)勢，并且重復(fù)該過程，可以實現(xiàn)柵藻的連續(xù)培養(yǎng)。

二、本方法的特點和優(yōu)勢

傳統(tǒng)的利用餐飲垃圾發(fā)酵制造沼氣(主要成分是甲烷)是依靠厭氧發(fā)酵，讓蛋白質(zhì)、碳水化合物、油脂類等基礎(chǔ)物質(zhì)在厭氧、幾乎無光的條件下由厭氧細菌發(fā)酵降解。其關(guān)鍵是保證厭氧環(huán)境，且必須控制好餐飲垃圾與水的混合比例，如果水的比例太大，則難以達到相應(yīng)的低溶氧、高沼氣產(chǎn)量的目的。本方法對餐飲垃圾與水的混合物進行曝氣，有利于將空氣中天然的多種細菌作為菌種引入系統(tǒng)中，其中部分物質(zhì)在微生物作用下有氧降解；而部分沉底物實際仍處于低氧或無氧條件下降解，降解結(jié)果是蛋白質(zhì)、碳水化合物、油脂類等大分子有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子有機物，直至水體中產(chǎn)生濃重的臭味，表示已經(jīng)產(chǎn)生了氨氣、硫化氫氣體等無機低分子物質(zhì)。本方法所形成的系統(tǒng)中，餐飲垃圾同時形成了好氧、低氧、厭氧3種不同溶氧條件下的降解，因此產(chǎn)生的降解產(chǎn)物種類豐富，為浮游植物的生長提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。在前期有臭味物質(zhì)產(chǎn)生的過程主要是微生物對餐飲垃圾的降解作用，而之后曝氣停止且控制水中總氮、總磷濃度分別為15～100、1～20毫克/升時，這個條件已經(jīng)不利于微生物的降解作用(微生物不占優(yōu)勢)，而是浮游植物的生長為優(yōu)勢，于是浮游植物會利用水體豐富的營養(yǎng)鹽大量繁殖起來，并且優(yōu)勢浮游植物種類是綠藻門柵藻屬。

本方法簡單總結(jié)為：餐飲垃圾中的有機物在多種溶氧條件下降解，形成了適宜綠藻門柵藻屬浮游植物大量生長的營養(yǎng)鹽條件，于是柵藻自發(fā)地大量生長，得到高密度、高純度的柵藻。

本方法培養(yǎng)過程簡單，原料易得，便于實施，且原料可連續(xù)多次使用，培養(yǎng)成本低；無需在實施過程中接種柵藻，培養(yǎng)周期短，大大節(jié)約了勞動成本；水體中葉綠素a高達1 000～3 100微克/升，柵藻屬細胞密度高達10億～32億個/升，柵藻細胞生物量占總生物量比例在90%以上，柵藻屬浮游植物的培養(yǎng)密度和純度都非常高，所得柵藻以2～4個細胞形成的群體為優(yōu)勢，不同于室內(nèi)純培養(yǎng)的單細胞為優(yōu)勢的情況?？蔀閿z食綠藻的浮游動物或者一些魚蝦提供高質(zhì)量的食物，也可以用于大水面水質(zhì)調(diào)控；同時具有環(huán)境保護、開發(fā)新能源等多方面的意義，能實現(xiàn)餐飲垃圾的資源化利用，為餐飲垃圾的資源化開發(fā)提供了好的前景和途徑。