综述：微藻-细菌联合处理含油脂废水的研究进展、互作机制与应用前景

这篇综述系统探讨了微藻-细菌联合体（Microalgae-Bacteria Consortia）在含脂肪、油和油脂（FOG）废水处理中的协同作用，重点阐述了其相较于传统物理化学方法的优势（如低成本、低污泥产量）及资源化潜力（生物燃料生产）。文章整合了互作机制（共生/寄生）、关键影响因素（光照、pH、营养盐）和生物精炼应用（生物柴油、生物氢），为可持续废水处理提供了理论框架和技术路线。

　　

微藻-细菌联合系统在含油脂废水处理中的突破性应用

1. 引言
含脂肪、油和油脂（FOG）的废水因低水溶性和难降解性成为环境治理难题。传统物理化学方法存在高能耗、化学污泥等问题，而生物处理中，单纯细菌降解效率有限。微藻-细菌联合体通过共生关系实现协同增效：细菌分解有机物释放CO₂和营养盐，微藻通过光合作用提供O₂，形成闭环代谢。此外，该系统还能转化污染物为高值生物产品（如脂类、多糖），推动循环生物经济。

2. 传统FOG废水处理技术的局限
物理分离（如重力截油器）对微小油滴（≤20 μm）效率不足；化学混凝会产生二次污染；而纯细菌处理对饱和脂肪（如黄油）降解率低。对比显示，生物法在成本（降低170美元/吨生物质）和环境友好性上优势显著，但需解决微生物流失、启动周期长等问题。

3. 微藻-细菌联合体的协同机制
3.1 分类与互作模式

• MKBC（已知菌群联合）：如Chlorella vulgaris与Bacillus licheniformis联用，总氮（TN）去除率达88.95%
• MABC（天然菌群联合）：Scenedesmus sp.在未灭菌棕榈油废水中与土著菌协同，COD去除率提升至62.6%
• 互作多样性：包括互利（如Ralstonia pickettii促进微藻铁吸收）、寄生（如Aeromonas sp. L23的溶藻活性）

4. 污染修复的三大生物机制

• 生物吸附：依靠胞外聚合物（EPS）的羧基/磷酸基团捕获污染物
• 生物积累：微藻通过转运蛋白吸收重金属，伴随抗氧化酶（如SOD）激活
• 生物降解：细菌分泌脂肪酶水解甘油三酯，生成可同化的脂肪酸

5. 关键环境调控因素

• 光照：蓝光（300 μmol/m²/s）提升脂质含量41.5%，红光促进营养盐去除
• 温度：25-30°C最适，超过40°C会破坏微藻光合色素
• pH：7.5-8.7区间最稳定，极端pH引发细胞裂解或EPS过度分泌

6. FOG废水处理案例
Chlorella vulgaris与活性污泥联用处理合成废水时，FOG降解速率达724.93 mg/L/天，同时生物质产量提高3.7倍。而Tetraselmis indica与Pseudomonas联合处理乳业废水，TN/TP去除率超83%。

7. 生物能源联产潜力

• 生物柴油：Kluyvera sp.使Chlorella pyrenoidosa脂含量提升13.6%
• 生物氢：硫限制条件下，硫氧化细菌使产氢量提高2.8倍
• 生物电：微藻-微生物燃料电池实现96%脱氮，功率密度62.93 mW/m²

8. 挑战与未来方向
需优化长期运行稳定性（如防止菌群失衡），开发多菌种协同体系，并整合AI模型预测动态互作。经济分析表明，规模化应用可节约23欧元/kg氮处理成本，但需进一步验证真实废水条件下的性能。

9. 结论
微藻-细菌系统通过"处理-资源化"双路径，为FOG废水提供了可持续解决方案。未来研究应聚焦分子互作机制和工业化放大，推动该技术从实验室走向工程实践。