混合培养对城市污水厂二级出水培养能源微藻的生长促进作用

生态环境学报2014,23(4):642-648http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：国家自然科学基金重点项目（51138006）作者简介：朱树峰（1988年生），男，硕士研究生，主要研究方向为环境生物技术，E-mail:sophinzhu@gmail.com*通讯作者：胡洪营（1963年生），男，教授，博士，主要研究方向为环境生物技术。E-mail:hyhu@tsinghua.edu.cn收稿日期：2014-02-16混合培养对城市污水厂二级出水培养能源微藻的生长促进作用朱树峰1，于茵3，胡洪营1,2*1.清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084；2.清华大学深圳研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室，广东深圳518055；3.中国环境科学研究院水环境系统工程研究室，北京100012摘要：利用城市污水培养能源微藻可以实现水质净化和生物质生产的耦合，备受关注。生物质生产效率较低是限制其大规模应用的主要因素之一，混合培养是提高微藻生物质产率的一种潜在方法。为筛选出城市二级出水条件下合适的能源微藻混合藻种，考察了二级出水条件下3株高含油脂藻种栅藻LX1（Scenedesmussp.LX1）、椭圆小球藻YJ1（ChlorellaellipsoideaYJ1）和雨生红球藻（Haematococcuspluvislis）单一藻种和两两混合培养时的生长特性，比较了各微藻单一藻种及两两混合培养时的生长特性参数及生物质产量。研究结果表明，3种微藻的两两混合组合均能在二级出水条件下正常生长，各微藻干物质量浓度在第10天左右均能达到100mg·L-1左右。与栅藻LX1和椭圆小球藻YJ1相比，雨生红球藻在两两混合培养条件下表现出更高的藻细胞干物质量浓度增长趋势。3种微藻的内禀生长速率均显著高于各自的单一培养，栅藻LX1和雨生红球藻混合培养时分别达到最高内禀增长速率（分别为1.36d-1、0.97d-1）。栅藻LX1与雨生红球藻混合培养时比生长速率分别为0.59d-1和0.42d-1，分别比栅藻LX1和雨生红球藻的单一藻种培养提高了36%、9.0%。与单一藻种相比，混合培养促进了微藻的生物质产量，栅藻LX1和雨生红球藻混合藻种的生物质产量（277mg·L-1）分别比栅藻LX1、雨生红球藻的单一藻种培养提高了64%和42%。栅藻LX1与雨生红球藻藻种组合具备作为二级出水条件下能源微藻培养合适混合藻种的潜力。关键词：栅藻；雨生红球藻；椭圆小球藻；生长特性；混合培养；城市二级出水中图分类号：X172文献标志码：A文章编号：1674-5906（2014）04-0642-07引用格式：朱树峰，于茵，胡洪营.混合培养对城市污水厂二级出水培养能源微藻的生长促进作用[J].生态环境学报,2014,23(4):642-648.ZHUShufeng,YUYin,HUHongying.Effectsonthegrowthcharacteristicbymixedcultureofthreeenergymicroalgaespeciesusingdomesticsecondaryeffluent[J].EcologyandEnvironmentalSciences,2014,23(4):642-648.随着能源危机的日益严重，微藻生物柴油作为新型可再生能源（Vasudevan和Briggs,2008）引起了国内外研究者的关注。同时，微藻在污水深度脱氮除磷方面也具有明显的优势。Oswald等（Oswald等,1957;Gonzalez等,1997;Mallick,2002）于1958年提出利用微藻处理污水的概念后，作为污水三级处理的微藻深度脱氮除磷也得到了较快的发展。基于微藻能够同时应用于污水脱氮除磷和生物能源生产的事实，胡洪营等（胡洪营等,2009;Hu等,2010;Hu等,2011）提出了“污水深度脱氮除磷与微藻生物能源生产耦合工艺”。该工艺可净化水质并同时回收氮磷、获得高价值藻细胞生物质。然而，要实现上述工艺从实验室研究到大规模应用，能源微藻在城市污水二级出水中的生长速率较慢及生物质产率较低是限制性因素之一。关于提高微藻生产效率的方法，国内外开展了大量的研究，根据对应工序的不同可分为藻种选择、藻类培养两类。藻种选择方法是通过技术手段获得高产率的微藻藻株，主要技术包括开发快速筛选方法筛选大量藻种、研究生物质及油脂代谢机理和利用遗传学工具改性微藻（Ferrell和Valerie,2008）但是有研究表明大量已选出的单一藻种培养不适于污水体系，污水体系里的杂藻、原生动物等能够降低单一藻种的生产效率甚至使培养系