藻菌共生系統(tǒng)：藻菌平衡是關(guān)鍵

近10多年，中國(guó)在不同氣候地區(qū)開(kāi)展的氧化塘污水處理技術(shù)的應(yīng)用研究中，對(duì)藻菌共生系統(tǒng)也進(jìn)行了深入的研究。工作結(jié)果表明該系統(tǒng)不僅能明顯去除N、P、有機(jī)物，降低BOD（生物需氧量）、COD（化學(xué)需氧量）等，而且在控制和凈化大腸桿菌、誘變活性物質(zhì)和病毒方面也同樣具有顯著效果。

一．藻菌共生系統(tǒng)的基本概念

藻菌共生系統(tǒng)（algal-bacterial symbiotic system），是利用藻類和細(xì)菌兩類生物之間的生理功能協(xié)同作用來(lái)凈化污水的淡水生態(tài)系統(tǒng)。

藻類植物通過(guò)光合作用利用水中的CO2和NH4+、PO43-等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，合成自身細(xì)胞物質(zhì)并釋放出O2；好氧細(xì)菌則利用水中O2對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行分解、轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生CO2和上述營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以維持藻類的生長(zhǎng)繁殖，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)污水的生物凈化作用。

藻菌共生系統(tǒng)處理污水的效率取決于太陽(yáng)能輻射量、溫度、污染程度（負(fù)荷與毒性）和停留時(shí)間等多種因素。W.J.奧斯瓦德等國(guó)外學(xué)者對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了許多基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。中國(guó)長(zhǎng)期利用生活污水養(yǎng)魚(yú)，實(shí)際上也是一種利用藻菌系統(tǒng)凈化污水并回收漁產(chǎn)品的方法。

二．藻菌共生系統(tǒng)的基本原理

藻菌共生系統(tǒng)處理污水的基本原理是：污水中的有機(jī)污染物，由需氧性細(xì)菌進(jìn)行氧化分解，產(chǎn)生NH4+、PO43-和CO2等;而藻類則利用NH4+、PO43-和CO2等為營(yíng)養(yǎng)，以陽(yáng)光為能源，經(jīng)葉綠素進(jìn)行光合作用，合成藻類自身細(xì)胞物質(zhì)，并釋放出氧氣供細(xì)菌繼續(xù)氧化有機(jī)物之用。

不同的學(xué)者對(duì)藻類的光合作用過(guò)程用不同的方程式描述。據(jù) W.J.奧斯特瓦爾特和H.B.戈塔斯的計(jì)算,在藻菌共生過(guò)程中,合成153.56克藻類細(xì)胞物質(zhì)，需消耗335.28克CO2,產(chǎn)生243.84克氧；即每合成1.0克的藻類細(xì)胞物質(zhì),需2.18克CO2，同時(shí)有1.6克氧釋放到系統(tǒng)中去，供細(xì)菌進(jìn)行氧化分解。

同普通植物學(xué)中所闡述的地衣中的藻類和菌類共生的傳統(tǒng)概念不同，污水處理中的藻菌共生系統(tǒng),作為環(huán)境生物學(xué)的一個(gè)新的概念,是20世紀(jì)50年代以來(lái)從氧化塘法的研究中逐漸形成的。

H.E.路德維希、H.B.戈塔斯和W.J.奧斯瓦爾特等人首先研究了氧化塘中的藻菌共生和藻類光合放氧問(wèn)題，隨后許多學(xué)者對(duì)藻菌共生系統(tǒng)進(jìn)行了基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用的研究。

70年代以后，逐步深入到該系統(tǒng)的生物種類及其生理生化特征、處理污水的作用機(jī)理、運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律、方程式推導(dǎo)和數(shù)學(xué)模擬等方面。藻菌共生系統(tǒng)的原理，現(xiàn)已成為氧化塘法處理污水的理論基礎(chǔ)，以及設(shè)計(jì)和管理氧化塘的依據(jù)。

三．藻菌共生系統(tǒng)的研究發(fā)展

對(duì)藻菌共生系統(tǒng)的研究,出現(xiàn)了從非控制生長(zhǎng)向控制生長(zhǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。1962年R.E.麥金尼設(shè)想建立一種用于處理污水的絮凝藻菌共生系統(tǒng)。這種共生系統(tǒng)由于運(yùn)轉(zhuǎn)方式同相類似，故稱為“活性藻類”，實(shí)際上就是在特定的構(gòu)筑物中在人工控制條件下培育成的藻菌共生系統(tǒng)，用以處理污水。

1965年V.N.瓦伯赫首先創(chuàng)立“活性藻類”法后來(lái),E.C.麥克里夫等人對(duì)“活性藻類”運(yùn)轉(zhuǎn)的基本參數(shù)和處理效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明活性藻類對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素(氮、磷)、有機(jī)廢物的去除，對(duì)(BOD)、(COD)的降低性能都比較理想，從而認(rèn)為受控的藻菌共生系統(tǒng)──活性藻類是和的一種有效方法。

有些學(xué)者認(rèn)為，利用藻菌共生系統(tǒng)處理污水，還可以達(dá)到綜合利用的目的，即可以通過(guò)回收有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的藻類和漁獲物，將污水中的廢棄物質(zhì)變成有用資源。但是在處理有毒廢水時(shí)，應(yīng)慎重對(duì)待回收產(chǎn)品的殘毒積累問(wèn)題。

中國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)利用生活污水養(yǎng)魚(yú)，實(shí)際上也是一種利用天然藻菌共生系統(tǒng)處理污水并回收漁產(chǎn)品的方法。70年代以來(lái)，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所等單位，曾從事在構(gòu)筑物中利用受控的藻菌共生系統(tǒng)處理含高濃度氨態(tài)氮廢水、印染廢水和煉油廢水的研究；在湖北省鄂城縣境內(nèi)受多種農(nóng)藥、化工廢水嚴(yán)重污染的鴨兒湖，采用氧化塘天然藻菌共生系統(tǒng)治理污染已經(jīng)取得成效，并對(duì)藻菌共生系統(tǒng)的作用機(jī)理進(jìn)行了較為深入的研究。