微藻-细菌固定化协同系统的废水脱氮除磷机制与资源化应用

本研究揭示了固定化技术在微藻-细菌共生系统（Microalgae-Bacteria Symbiosis, MBS）中的关键作用，通过对比悬浮、固定化及共固定化系统，发现共固定化可使总氮（TN）去除率提升至50%，细菌反硝化贡献达17%，并实现磷的完全去除（>90%）。该技术沉降速度达1.88 cm s?1，分离成本仅$0.47 m?3，为废水处理与资源回收提供了高效低碳解决方案。

　　

亮点

固定化增强生物质沉降性能

固定化微藻凝胶珠与共固定化凝胶珠的实际沉降速度分别为1.84 cm s^?1和1.88 cm s^?1，而理论值更高（2.69 cm s^?1和3.26 cm s^?1）。这种差异源于凝胶珠的非理想球形形态——斯托克斯定律（Stokes’ Law）仅适用于完美球形微粒，但微藻凝胶珠表面存在褶皱和孔隙，导致阻力增加。

结论

本研究对比了悬浮、固定化及共固定化微藻-细菌系统的污染物去除效能。细菌硝化作用主导氨氮去除（51–70%），其贡献变化源于固定化对微藻同化的抑制及传质限制。共固定化将细菌反硝化提升至17%，实现最高TN去除率。所有系统均通过微藻同化（>90%）完全除磷，共固定化组因聚合物水解导致化学需氧量（COD）轻微上升。

作者贡献声明

Lai Peng：综述撰写与修订、课题设计与资金支持；Minglei Shu：实验执行与数据分析；Linchuan Fang：资源支持；Yifeng Xu：方法论指导与项目管理。

利益冲突声明

作者声明无任何可能影响研究结果的财务或个人利益冲突。

致谢

感谢深圳市科技计划（JCYJ20230807121305010）、长江水环境教育部重点实验室（同济大学）基金（YRWEF202302）、湖北省重点研发计划（2022BCA067）、武汉-曙光知识创新项目（2023020201020317）及绍兴科技计划（2024A13008）对本研究的支持。