新型电辅助细菌-藻类协同系统处理海水养殖废水的微生物协同机制研究

本研究创新性地构建了电辅助细菌-藻类耦合系统（EBAS），通过电刺激上调细菌胞外水解与胞内代谢功能基因，促进挥发性脂肪酸（VFAs）合成，使微藻产量提升30.9%；同时微藻高效消耗VFAs缓解对产酸菌的反馈抑制，形成正向循环。该研究为高盐低碳氮比海水养殖废水（Mariculture wastewater）提供了兼具污染物降解与资源回收价值的生物强化策略。

　　

Highlight

电辅助微生物技术通过增强细菌活性展现出环境修复潜力，但电刺激下细菌与微藻的协同机制尚未阐明。本研究开发了新型电辅助细菌-藻类系统用于海水养殖废水处理。

微生物菌株与厌氧污泥

实验采用青岛海泊河污水处理厂的厌氧污泥和海洋大学提供的蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa），在BG-11培养基中培养，光照强度6000 lx，温度25°C。

电辅助系统对污染物去除的响应

电刺激显著影响系统中有机碳源（SCOD）的动态平衡（图1a,b）。所有实验组中SCOD浓度均呈现先升后降趋势，这与底物可利用性和微生物代谢进程相关。初期细菌发酵产生VFAs导致SCOD上升，而后期微藻对VFAs的消耗主导了SCOD下降。特别值得注意的是，0.6V刺激组的SCOD去除率比对照组提高22.7%，证实电刺激能有效促进碳代谢流转向微藻生物量合成。

结论

电辅助细菌-藻类系统通过激活细菌产酸发酵（acidogenic fermentation）和微藻生长的协同代谢，实现了海水养殖废水的高效处理。微生物群落分析显示，电刺激增强了细菌多样性并促进水解酸化菌（hydrolytic acidifying bacteria）的功能协作，为同类废水处理提供了新思路。