构建芽孢杆菌与栅藻共培养体系处理高氮磷模拟废水：开启高效治污新征程

随着经济社会发展，废水污染问题严峻。为解决传统废水处理局限，研究人员构建芽孢杆菌（Bacillus aryabhattai）- 栅藻（Desmodesmus sp.）共培养体系处理高氮磷模拟废水。结果显示特定条件下，NH4+-N、TP、COD 去除率分别达 30.60%、49.30%、93.73%，为工业废水处理提供新方案。

　　在经济与社会飞速发展的浪潮中，水资源的不合理开发利用问题愈发严重，大量废水污染物的产生成为 “罪魁祸首”。未经处理或处理不当而排放的废水，如同四处作恶的 “小怪兽”，带来一系列危害。它们让水体富营养化，引发水华和赤潮，减少水体透光性，致使大量水生生物死亡、分解；释放出甲烷、硫化氢和胺类等恶臭气体，污染空气，氨气还会参与大气化学反应，形成二次颗粒物，成为 PM_2.5的重要来源，氮氧化物甚至能引发酸雨，加剧全球变暖；污染农田，抑制作物生长，降低土壤肥力，破坏土壤微生物结构；造成渔业和农业的经济损失，危害人类健康。

传统的废水处理方法就像行动迟缓的 “老古董”，存在运营成本高、污染物去除率低、无法回收利用以及可能产生二次污染等问题。而基于微藻的藻类细菌共培养体系则像是一个充满潜力的 “新战士”，微藻通过光合作用释放氧气，为细菌营造有氧环境；细菌通过有氧呼吸为微藻提供无机和有机营养，促进微藻生物量积累，增强其脱氮除磷能力，二者协同实现高效废水处理。不过，现有的藻类细菌共培养体系研究大多浮于表面，局限于特定微生物物种。

为了突破这些困境，西北师范大学等机构的研究人员挺身而出。他们从当地污水处理厂的好氧生化池中分离出耐受高污染、生长活性强的细菌和藻类，构建了芽孢杆菌（Bacillus aryabhattai，Ba）- 栅藻（Desmodesmus sp.，Ds）共培养体系，并在高氮磷模拟废水中对其进行研究。研究发现，在藻菌接种比为 5:1、氮磷比为 6、pH 值为 7 的条件下，该共培养体系对 NH₄⁺-N、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的去除效率达到最佳，去除率分别为 30.60%、49.30% 和 93.73%。这一成果为新型藻类细菌共培养体系的构建和微生物组合优化提供了理论依据和数据支持，在工业废水处理领域具有广阔的应用前景。该研究成果发表在《Algal Research》上。

研究人员开展研究时，采用了多种关键技术方法。首先是微生物分离技术，从污水处理厂的好氧生化池中分离出芽孢杆菌、施氏假单胞菌（Stutzerimonas stutzeri）、莫哈韦芽孢杆菌（Bacillus mojavensis）、雷氏小环藻（Micractinium reisseri）和栅藻等微生物，还获取了普通小球藻（Chlorella vulgaris）31。接着通过测定微生物的生长曲线，分析细菌的生长特性。构建模拟废水系统，研究不同藻菌接种比、氮磷比和 pH 值对藻类生长和污染物去除率的影响。

下面来看看具体的研究结果：

• 实验菌株和培养条件：选用了从七里河安宁污水处理厂好氧生化池分离的芽孢杆菌、施氏假单胞菌、莫哈韦芽孢杆菌、雷氏小环藻，以及从中国科学院水生生物研究所淡水藻种库获取的普通小球藻 31 和分离得到的栅藻进行实验。
• 细菌的生长特性：研究发现芽孢杆菌的生长最为活跃，在对数期仅 8 小时后细胞就大量积累，光密度（OD₆₀₀）维持在 1.90 左右，14 小时后才进入衰亡期。而施氏假单胞菌和莫哈韦芽孢杆菌生长活性相对较低，生长增殖趋势相似。
• 共培养体系的构建与优化：通过对比不同微生物组合的生长特性和污染物去除效率，构建了芽孢杆菌 - 栅藻共培养体系。研究不同因素对该体系的影响发现，在藻菌接种比为 5:1、氮磷比为 6、pH 值为 7 时，体系对 NH₄⁺-N、TP 和 COD 的去除效率最佳。

研究结论表明，研究人员成功从污水处理厂好氧生化池中分离鉴定出 4 种微生物，芽孢杆菌生长活性最强，能促进栅藻、雷氏小环藻和普通小球藻的生长。芽孢杆菌 - 栅藻共培养体系在特定条件下展现出良好的污染物去除能力。这一研究为新型藻类细菌共培养体系的构建和微生物组合优化提供了重要参考，有助于推动工业废水处理技术的发展，解决日益严重的废水污染问题，在水资源可持续管理方面具有重要意义。