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随着全球生活污水排放量剧增，传统污水处理厂（WWTPs）面临高能耗、温室气体排放、污泥处置难等问题。研究人员从藻菌颗粒污泥（ABGS）中分离藻类，评估其处理生活污水的效能。结果显示不同藻类各有优势，为优化污水处理技术提供理论指导。
在当今世界，生活污水的处理已成为一个亟待解决的重大问题。全球每年产生大量富含污染物的生活污水，据估算其年生成量高达 3594 亿立方米。传统的污水处理厂在处理污水时，采用生物营养物去除工艺，这需要大量曝气，导致耗电量巨大，约占全球总电力需求的 3%。不仅如此，传统的基于活性污泥的处理过程还会释放二氧化碳（CO?）和氧化亚氮（N?O）等温室气体，其排放量占全球温室气体排放总量的 1.6%，污水处理厂的温室气体排放已成为全球第六大排放源。而且，处理后的污泥处置也困难重重。
为了应对这些挑战，科研人员一直在努力寻找更有效的解决办法。藻类因其能够通过光合作用固定碳而受到广泛关注。有研究表明，藻类固定 CO?的速率可达 1800 吨 hm?2 year?1，大约是森林固碳能力的 60 倍，微藻产生富含脂质生物量的速度更是陆地植物的 100 倍。因此，利用藻类处理生活污水，不仅有望实现碳中和，还能产生富含营养的生物量，用于生产有价值的下游产品，降低总成本。然而，基于藻类的污水处理过程也面临着处理效率不稳定、处理后藻类分离困难等问题。
在此背景下，藻菌共生系统逐渐受到重视，藻菌颗粒污泥（ABGS）就是其中的代表。ABGS 通过细菌和藻类的自聚集形成，具有增强的营养物去除和固定能力、卓越的污泥沉降性以及对环境压力的更好适应性。但目前仍需要更多研究来缩短其成粒时间，提高长期稳定性。鉴于从 ABGS 中分离的藻类在污水处理和增值潜力方面的研究较少，来自未知研究机构的研究人员开展了此次研究，旨在从 ABGS 中分离不同藻类物种，并评估它们在生活污水处理中的营养物去除效率、收获性和生化组成，相关研究成果发表在《Bioresource Technology Reports》上。该研究为开发更先进的污水处理和资源回收策略提供了有价值的数据支持和基础知识，对推动污水处理技术的发展具有重要意义。
研究人员在本次研究中主要运用了以下关键技术方法：首先，使用 BG11 培养基（包括固体和液体形式）对藻类进行分离和纯化；接着，对分离得到的藻类进行多次纯化操作，获取纯化藻株，通过将其内部转录间隔区（ITS）区域序列与 GenBank 数据库中的序列进行比对，从而鉴定出不同的藻类物种。
下面介绍本次研究的主要结果：
- 藻类的分离与鉴定：研究人员利用 BG11 培养基，经过多次分离和纯化操作，成功获得了多个纯化藻株。通过将这些藻株的 ITS 区域序列与 GenBank 数据库进行比对，最终鉴定出了五种不同的藻类物种，包括丝状藻（Leptolyngbya sp. ABGS1、Stigeoclonium sp. ABGS2）和微藻（Chlorella sp. ABGS3、Scenedesmus obliquus ABGS4、Neochloris sp. ABGS5）。
- 污水处理效能评估：在生活污水处理过程中，不同藻类展现出了不同的优势。微藻表现出了较高的营养物去除效率，例如对氨氮的去除率可达 99.9%，对正磷酸盐的去除率在 86.9 - 99.2% 之间；而丝状藻则在收获性和有机碳去除效率方面表现出色，收获性达到 100%，有机碳去除效率在 55.4 - 57.2% 之间。其中，微藻 Neochloris sp. ABGS5 尤为突出，它不仅具有 93.4% 的高收获性，在营养物去除方面也表现优异，氮和磷的去除效率分别高达 99.9% 和 98.2%，同时其生物量产量最高，达到 1572mg/L，显示出在生活污水处理方面的巨大潜力。
综合本次研究的结论，研究人员首次评估了从 ABGS 中分离的藻类物种的污水处理效率。结果表明，不同藻类物种在污水处理过程中各有优势，微藻在营养物去除方面表现突出，丝状藻在收获性和有机碳去除方面表现优异，而 Neochloris sp. ABGS5 则兼具高收获性和高营养物去除效率以及高生物量产量。
本次研究的意义重大，它明确了不同藻类物种在污水处理中的独特优势，为后续优化基于藻类的污水处理技术提供了理论依据。通过选择合适的藻类物种，可以进一步提高污水处理效率，实现资源的回收和再利用，推动可持续污水处理技术的发展。同时，研究结果也为解决传统污水处理厂面临的问题提供了新的思路和方向，有助于减少能源消耗和温室气体排放，对环境保护和资源可持续利用具有重要的现实意义。未来，有望基于这些研究成果，进一步开发更高效、更环保的污水处理系统，为全球污水处理事业做出更大的贡献。
