一、文献基础信息

文献标题：《藻菌共生体系在污水处理中的应用研究》

刊发期刊：《应用技术学报》2026 年第 26 卷第 2 期

作者单位：上海应用技术大学城市建设与生态技术学部

文献类型：综述论文，基于大量国内外文献系统梳理藻菌共生污水处理技术，为生态修复、产业化应用提供理论与技术参考。

二、摘要速递

当前工业、生活污水排放的碳、氮、磷、重金属等污染物易引发水体富营养化与生态破坏，传统膜处理、活性污泥、高级氧化工艺普遍存在运行成本高、二次污染、污泥产量大、资源回收率低等短板。 藻菌共生体系（ABSS）作为新型绿色生物处理技术，兼具低成本、零化学药剂、污泥产量极少、可同步资源化回收生物质等优势。文章系统剖析微藻与细菌共生、竞争双重互作机制，从菌种属性、环境条件、污水水质三大维度梳理影响净水效率的关键因素；同时从污染物降解、生物质高值转化两大维度梳理应用路径，证实该体系可同步去除氮磷营养盐与铬、锌、铜等重金属，还能将收获的微藻生物质转化为生物能源、有机肥、工业高分子原料，为微藻污水资源化产业落地提供完整理论支撑。

三、研究内容深度解读

（一）微藻与细菌的双向互作关系

共生协同（净水核心优势） 微藻光合作用释放氧气，供给好氧细菌降解有机污染物；细菌代谢产出 CO₂、维生素 B₁₂、铁载体等物质，满足微藻光合、微量元素供给需求。二者依靠信号分子传递、藻际基因交换实现协同进化，大幅提升系统耐污、抗冲击能力。

竞争抑制（产业运行痛点） 藻、菌会争夺水体营养、溶解氧；同时细菌可分泌溶藻物质裂解微藻，微藻释放藻毒素抑制菌群活性，环境失衡时会直接降低净水效率与微藻产量，是规模化培养需重点调控的问题。

（二）影响微藻共生体系产能与净水效果的核心因素

内因：藻菌菌种搭配与接种比例 适配菌种是产业核心基础：小球藻搭配芽孢杆菌对氮磷去除率可达 80% 以上，且无毒素风险；铜绿微囊藻等蓝藻易产毒，不适合资源化产业应用。 藻菌配比需按需调整：重金属修复场景藻菌 1:1 最优；生活污水脱氮推荐小球藻与活性污泥 3:1；配比失衡会直接降低微藻生物量产出。

外因：环境调控参数

光照：适度光照提升微藻产量与除磷效率，连续阴雨需配套人工补光装置保障稳定生产；

温度：25℃适合微藻积累生物量，30℃利于油脂合成，高温会破坏微生物活性；

pH：微藻适宜区间 7.0~9.0，脱氮细菌偏好 6.5~8.0，酸碱失衡同步抑制净水与微藻生长。

水质调控因子 污水氮磷比例、有机碳浓度、曝气溶解氧直接决定优势藻种类型；过量有机碳会打破藻菌平衡，过度曝气流失 CO₂会限制微藻光合生长。

（三）藻菌共生体系两大产业应用赛道

赛道 1：污水净化治理（环保刚需赛道）

营养盐去除：藻菌协同完成硝化、反硝化、同化吸收，脱氮效率最高 95%，短时间内可完全去除水体磷元素，适配养殖废水、市政生活污水、畜禽沼液处理；

重金属修复：依靠生物吸附、细胞富集、生物转化三重机制，将铬、镉、汞、锌等重金属固化为低毒硫化物 / 沉淀，六价铬去除率超 85%，适配工业重金属废水预处理。

赛道 2：微藻生物质资源化（产业增值核心）

依托污水养藻实现 “以废养藻”，大幅降低微藻规模化培养原料成本，两大商业化方向清晰：

生物能源开发：微藻生物质经发酵、热转化生产生物乙醇、生物氢气、沼气，适配清洁能源赛道；

高附加值产品加工：微藻可加工生物有机肥改良农田；藻菌共生体系可定向合成藻酸盐、聚谷氨酸，应用于保健品、化妆品、生物材料领域。

四、藻菌共生模式对比传统工艺的产业优势

成本优势：无需投放化学药剂，污泥处置成本极低，长期运维投入远低于活性污泥、高级氧化处理工艺；

环保优势：无有毒副产物、无二次污染，契合环保政策与绿色生产要求；

产业闭环优势：传统污水处理仅实现污染物降解，藻菌模式同步产出微藻生物质，形成 “污水处理 – 微藻培育 – 产品加工” 完整循环产业链；

适配范围广：一套体系可同步处理营养盐、重金属复合污水，适用于水产养殖、市政、轻工多类排污场景，产业落地兼容性强。

五、现有研究局限（微藻产业落地现存阻碍）

现有试验多为实验室小试，缺少大型户外连续式培养、全年季节性运行数据，规模化生产稳定性数据不足；

对产毒藻种风险、重金属富集藻渣危废处置工艺研究较少，产业安全管控标准缺失；

微藻采收、生物质提纯后端加工工艺成本偏高，缺少全产业链经济测算模型；

多参数智能调控技术不成熟，光照、温度、藻菌比例多依靠人工调试，自动化量产难度大。

六、面向微藻产业的未来发展方向

（一）菌种研发：培育产业化专用无毒高效藻菌组合

筛选、驯化高耐污、高油脂 / 多糖产量的小球藻、栅藻等安全微藻，搭配适配共生芽孢杆菌；规避铜绿微囊藻等产毒蓝藻，构建标准化藻菌配伍库，降低生产中毒素风险。

（二）设备与工艺优化，解决规模化量产痛点

研发高光效、占地小的一体化光生物反应器；配套自动化补光、曝气、pH 联动调控系统；开发低成本微藻固液分离采收技术，降低户外大规模养藻基建与运维成本。

（三）分赛道定制产业化运营方案

环保赛道：针对养殖废水、工业重金属废水开发标准化模块化藻菌处理设备，作为污水预处理 / 深度处理配套设施；

生物质增值赛道：搭建 “污水养藻” 低成本原料基地，定向生产有机肥、生物能源、生物高分子原料，打通下游农产品、美妆、新能源供应链。

（四）完善全链条风险管控与标准体系

研究重金属富集藻渣无害化处置工艺，建立藻毒素常态化检测流程；制定不同污水类型下微藻共生培养操作规范，推动行业标准化落地。

（五）智能化调控赋能稳定量产

构建多参数耦合数学模型，联动光照、温度、氮磷浓度、藻菌比例动态调控，实现阴雨、季节温差等恶劣环境下微藻产量与净水效率稳定输出，降低人工管理门槛。

七、面向微藻产业发展总结结论

藻菌共生体系完美解决传统微藻培养高营养液成本难题，利用工农业污水中的氮磷作为微藻生长养分，实现污水治理与微藻生产双向收益，是微藻产业低成本规模化扩张的核心路径；

该技术兼具环保政策红利与商业化增值空间，既能承接市政、养殖、工业污水治理环保项目，又可依托微藻生物质切入有机肥、生物能源、生物材料等高价值赛道，具备极强的产业复合发展潜力；

当前制约产业化的核心问题集中在户外系统稳定性、微藻采收成本、标准化管控体系三大方面，未来围绕专用菌种选育、智能光生物反应器开发、全产业链工艺优化三大方向攻关，可快速推动藻菌共生模式从实验室走向商业化落地；

相较于纯化学、传统生物污水工艺，藻菌共生模式契合循环经济发展趋势，符合双碳、水体生态修复政策导向，是未来微藻产业与环保产业融合发展的主流技术路线。

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