摘 要

微藻能有效去除污水中的营养物质，生产有价值的生物质，同时也在荒漠化防治中起到重要的作用。本文以宁夏沙坡头地区生物结皮中分离纯化出的固沙藻种爪哇伪枝藻为研究对象，利用人工配制的模拟废水对其进行培养，探究了废水浓度对固沙藻种生长状况、污水处理能力及其蛋白质和糖类含量的影响。

研究结果表明：爪哇伪枝藻可以在人工配制的模拟废水中较好的生长。未经稀释的模拟废水对爪哇伪枝藻的前中期生长具有抑制作用。爪哇伪枝藻可以很好地去除模拟废水中的氨氮、总氮和总磷，而不能去除COD。模拟废水中氨氮的去除率为98.5%，TN的去除率为90.2%，TP的去除率为93.2%。1:1稀释的模拟废水中氨氮的去除率为98.3%，TN的去除率为93.4%，TP的去除率为97.9%。模拟废水更有利于微藻生物质中可溶性多糖的积累，而不利于可溶性蛋白的积累。

关键词：固沙藻种；废水浓度；模拟废水；荒漠；污水处理

Abstract

Microalgae can effectively remove nutrients from wastewater and produce valuable biomass. It also plays an important role in the prevention and control of desertification. In this paper, Scytonema javanicum isolated and purified from biological crusts in the Shapotou area of Ningxia was taken as the experimental object. This study investigates the effects of different concentrations of synthetic wastewater on the growth, nutrient and COD removal, soluble protein and sugar content of S. javanicum.

The results showed that S. javanicum grew well in synthetic wastewater. The undiluted synthetic wastewater had an inhibitory effect on the growth of S. javanicum at the beginning. Ammonia nitrogen, total nitrogen and total phosphorus in synthetic wastewater were removed effectively by S. javanicum, but COD was not removed. In undiluted synthetic wastewater, the removal rate of ammonia nitrogen and TN was 98.5%, 90.2% respectively, and the removal efficiency of TP was 93.2%. In 1:1 diluted wastewater, 98.3% ammonia nitrogen, 93.4% TN and 97.9% TP were removed. S. javanicum cultivated in the synthetic wastewater accumulated more water-soluble polysaccharide, while lower content of soluble protein.

Key Words：Scytonema javanicum；wastewater concentration；synthetic wastewater；desert；wastewater treatment

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 荒漠化及其危害 1

1.1.2 城市污水处理现状 1

1.2 荒漠化防治研究现状 1

1.2.1 荒漠化防治 1

1.2.2 藻类在荒漠治理中的应用 2

1.3 污水处理的研究现状 2

1.3.1 污水脱氮除磷 2

1.3.2 藻类在污水处理中的应用 3

1.4 本文研究目的、意义和内容 3

1.4.1 研究目的与意义 3

1.4.2 研究内容 4

第二章 材料与方法 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 藻种 5

2.1.2 实验试剂与仪器 5

2.1.3 培养基 7

2.2 试验方法 8

2.2.1 藻种培养 8

2.2.2 样品处理 8

2.2.3 生物量的测定 8

2.2.4 pH的测定 9

2.2.5 氨氮的测定 9

2.2.6 总氮的测定 9

2.2.7 总磷的测定 9

2.2.8 COD的测定 9

2.2.9 叶绿素a的测定 10

2.2.10 光化学效率的测定 10

2.2.11 RPS的测定 10

2.2.12 胞内可溶性蛋白的测定 11

2.2.13 可溶性总糖的测定 11

2.2.14 统计学分析 11

第三章 实验结果 13

3.1 废水浓度对固沙藻种生长的影响 13

3.2 废水浓度对固沙藻种去除氮磷的影响 16

3.3 废水浓度对固沙藻种去除COD的影响 19

3.4 废水浓度对固沙藻种培养过程中pH的影响 20

3.5 废水浓度对固沙藻种多糖含量的影响 21

3.6 废水浓度对固沙藻种干重的影响 22

3.7 废水浓度对固沙藻种蛋白质含量的影响 24

第四章 讨论 25

第五章 结论与展望 27

参考文献 29

致谢 32

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 荒漠化及其危害

荒漠化是一种由各种因素造成的，于干旱、半干旱和亚湿润干旱地区发生的土地退化现象^[1]。荒漠化是环境因素和人为因素之间复杂相互作用的结果，气候变化和土地利用动态是生态系统向“荒漠化”状态转变的主要驱动因素^[2]。荒漠化是全球最突出的生态环境问题。据估计，全世界约25％的旱地地区受到荒漠化的影响。我国荒漠化面积大，是世界上荒漠化危害最严重的国家之一。根据国家林业局第5次全国荒漠化监测结果：截至2014年，全国荒漠化土地总面积26115.93万公顷，占国土总面积的27.20%。荒漠化的发展会对环境和社会产生重大影响，造成土壤侵蚀、沙尘暴发生频率和强度的增加、植被盖度的减少、植物群落组成的变化、土地生产力下降、生物多样性降低、交通水利等生产基础设施受损和粮食安全的丧失。

1.1.2 城市污水处理现状

根据国家环境保护部公布的《2014年全国城镇污水处理设施名单》，截至2014年，全国已建成投运的城镇污水处理设施（含建制镇和工业园区污水处理设施）共4436座，总设计处理能力1.71亿立方米/日，平均日处理水量1.35亿立方米。

目前我国城镇污水处理厂主要采用Aⁿ/O工艺、氧化沟类工艺、SBR类工艺对城镇污水进行处理，处理出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级A标准。尽管城镇污水处理能力在不断提升，城市污水处理率不断提高，COD（化学需氧量）的排放总量得到有效削减，但城镇污水处理设施在氮、磷排放总量的削减方面取得的成效仍与COD的削减成效存在较大差距^[3]，这是由于传统的污水处理技术对氮、磷等营养物质的去除能力有限。经过城镇污水处理厂处理的出水中的氮、磷总量仍然较高，排入天然水体后也足以引起水体富营养化。

1.2 荒漠化防治研究现状

1.2.1 荒漠化防治

采取措施防治荒漠化之前，首先需要建立和完善与荒漠化防治相关的生态、环境保护法律、法规体系，确定荒漠化早期预警标志或指标体系，对荒漠化土地退化状况及危害程度进行监测和评价^[4]。荒漠化防治应以防为主，防、治、用结合，基于当地自然条件、社会条件、经济条件，参考过去治沙的经验教训，构建荒漠化防治技术及模式。