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摘要：光合細菌的獨特性能使其在有機廢水處理、養殖水質凈化和產氫等諸多領域具有廣闊的應用前景，引起了眾多研究者的關注。闡述了光合細菌在淀粉廢水、啤酒廢水和化工廢水等多種有機廢水處理方面的研究現狀，并對今后的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：光合細菌；有機廢水

光合細菌（PhotosyntheticBacteria，簡稱PSB）是地球上出現最早、普遍存在、以光作為能源、有機物為供氫體，還原CO2合成有機物的一類原核微生物的總稱。光合細菌在厭氧光照或好氧黑暗條件下，均可生存。代謝方式具有多樣性。依據《伯杰細菌鑒定手冊》（第九版），光合細菌可分為6個類群，27個屬。光合細菌均為革蘭氏陰性細菌，形態多樣，有球形、桿狀、半環狀、螺旋狀等；有以鞭毛運動，亦有滑行運動或不運動者。光合細菌因其所含色素的不同而呈現不同的顏色[1].光合細菌菌體無毒，在環境治理方面表現出很大的優越性。目前，光合細菌已成功地運用到多種行業有機廢水的處理中，但多數停留在實驗室研究階段，已成功投產的行業并不多。

1光合細菌處理有機廢水的應用現狀

20世紀80年代，韓國已建成了日處理600t，BOD高達20000~30000mg/L的酒精廢水處理場，并成功投產運行。近年來，國內外學者在利用光合細菌處理有機廢水方面也取得了一些成果。王劍秋等人發現紫色非硫光合細菌法（PNSB-SBR工藝）能有效處理高濃度淀粉廢水，并同時有效地積累菌體蛋白。在一定的環境條件下，CODcr去除率可達到70%~90%，處理效果穩定[2]。范錚等人研究表明，采用光合細菌能有效處理對硝基苯胺溶液。當對硝基苯胺的初始質量濃度100mg/L、通氣量0.6m3/（m3•min）、溫度35℃、pH=7.5、光照度4800lx，經72h處理后，降解率可達100%[3]。王玉芬等人采用馴化后的光合細菌球形紅細菌，在光照厭氧條件下，對氯代苯進行生物降解，并對降解途徑進行了研究。結果表明，球形紅細菌厭氧降解氯代苯是在適宜碳源存在下，由氯代苯誘導產生誘導酶以共代謝的方式進行，降解途徑是先打開苯環生成小分子的氯代烷烴、再還原脫氯[4]。丁成采用不同濃度的含酚廢水對光合細菌馴化后，然后對光合細菌進行擴大培養，并用海藻酸鈉-殼聚糖-活性炭微膠囊法對光合細菌進行固定，使其在不同溫度和接種量條件下對含酚廢水進行降解[5]。常會慶等人經研究發現，固定化光合細菌可以有效改善富營養化水體的質量，并對水體中的COD、TN、NH4-N、硝酸鹽和TP都有較明顯的去除效果[6]。王慧榮等人采用光合細菌和活性污泥的組合技術來處理高鹽染料廢水，并考察了其除污效果以及PSB池在流程中的位置對去除污染物的影響。結果表明，PSB/活性污泥工藝對COD和色度具有很好的去除效果，適合處理高鹽染料廢水[7]?？仔闱俚热耸紫韧ㄟ^在高含鹽廢水中對光合細菌進行馴化，馴化后的菌群能有效處理高含鹽有機廢水。在一定條件下，COD的去除率可達77%，保證出水水質[8]。胡筱敏等人利用光合細菌降解2-氯苯酚，培養7d后，降解率可達57.26%[9]。席淑琪等人采用生物接觸氧化槽連續處理工藝，利用光合細菌對制革廢水中的高濃度有機廢水進行處理。通過試驗，確定了最佳的工藝條件[10]?？仔闱俚热搜芯苛斯夂霞毦盎钚晕勰喾撚霉に囂幚砻髂z生產過程中產生的高濃度有機廢水的可行性。結果表明，“活性污泥+PSB”工藝有較強的去除鈣質和耐沖擊負荷的能力，該工藝適合處理此種含高鈣、高氯、高堿明膠的廢水[11]。任小玉經研究發現，高濃度有機廢水在自然凈化過程中會出現微生物生長演替。首先是異氧細菌大量繁殖，它把高分子有機物分解成低級脂肪酸等低分子物質，然后光合細菌通過降解低分子有機物，迅速增殖。一段時間后，光合細菌逐漸減少，并被活性污泥微生物和藻類取代[12]。實際生產中，可以充分利用自然凈化過程中微生物的生長演替順序來人為地控制有機廢水的降解過程，從而使各微生物在不同階段發揮自身的優勢。除此之外，還有眾多學者通過試驗，證明了光合細菌對味精廢水、酒糟廢水和TNT廢水等多種有機廢水，均具有明顯的去除效果。

2光合細菌法處理有機廢水的優缺點

光合細菌在厭氧及微好氧條件下都能生長，并具有以下優勢[13]：1）可以耐受相當高的有機負荷，可用于高濃度有機廢水的處理；2）脫氮除磷效果好；光合細菌利用廢水中的氮、磷作為營養元素合成細胞物質；另外，光合細菌能過量攝取廢水中的磷酸鹽，從而達到脫氮除磷的效果。3）光合細菌相較于甲烷菌，不產生沼氣，便于管理，且受溫度影響??；4）設備占地少，動力消耗低，節省前期投資；5）光合細菌菌體無毒無害，蛋白質含量高，并富含多種維生素，還含有輔酶Q10，抗病毒物質等。光合細菌處理高濃度有機廢水，也存在著以下不足：1）需定期添加新鮮菌體，以彌補流失和老化的菌體；2）由于光合細菌個體小，依靠重力不易沉降，因此需用離心機或化學絮凝劑等方法來收集，增加了運行成本；3）在利用光合細菌處理高濃度有機廢水時，還需要聯用活性污泥法等其他方法，方能達標排放。

3應用前景

今后，光合細菌有關技術的主要研究方向為[1]：1）通過研究改進處理設備結構或工藝流程，使設備利用率和處理效率提高；如：采用光合細菌柱式生物膜法連續處理廢水工藝、利用固定化細胞技術等。王蘭等人研究發現，固定化大大提高了光合細菌的生長速率，并提高了對養殖水的凈化能力[14]。毛雪慧等人研究發現，光合細菌固定化能夠顯著提高油脂的降解效率[15]。2）通過紫外線誘變或化學物質誘變等方法，篩選出優良菌種；3）由于單一光合細菌菌種不具備廣譜性，因此研究出以光合細菌菌種為主的混合菌劑，將會獲得更好的凈化效果；4）綜合開發副產品菌體蛋白的利用途徑，如飼料添加劑等，實現其經濟價值。5）光合細菌的產氫機制，將會是今后的研究熱點，勢必推動新能源規?；瘧玫膶崿F。隨著光合細菌技術的發展，光合細菌在有機廢水處理方面將會展現出巨大的應用潛力，必將帶來可觀的社會、經濟和環境效益。

作者:柴春鏡 單位:中北大學

參考文獻：

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