1. 采用的技术及方法
1.1 藻类固氮减磷
合理有效利用固着藻类不但可以集中处理水体中 N、P含量超标的问题，而且可以在污水处理之后进一步用于沼气 发酵，作为生物燃料，提供重要能源，发酵过程中产生的废沼渣还可以被收集用作生物肥料为土壤环境提供大量养分。变废为宝，一举多得。
1.2 人工水草挂膜及相关实验数据
在众多生物膜载体中，我们选择了新型的人工水草作为实验主要材料，通过微生物在其表面的呼吸和代谢，消耗水中的污染物。其作为一种新型的生物膜载体，人工水草可以通过微生物在载体表面的呼吸和代谢来消耗水中的污染物。
因此，生物膜形成的速度和质量可以决定人工水生植物的净化效果。本节主要通过模拟环境污染河流水质状况，选用绳状 1m 长的人工水草进行挂膜实验，综合验证不同污染物去除效果，来最终确认人工水草挂膜的最佳时间。
1.2.1 实验设计
实验设置两组平行对照试验，选用 4 只容量为 20l 的水桶，大小、形状等均相同，本实验中设置两组平行试验，统一规定 1 号皆为空白对照组，规定 2~4 为实验组，分别放入长度为 2m，直径为 10cm 的人工水草。在本实验中，用固体平衡块对水草进行固定。实验在每天上午 9 点到 11 点使用超无声可调氧泵进行。实验用水配制方法如表 1。
其中，为使人工水草能够顺利挂膜，在每个水桶中先加入 300ml 储备液，后稀释至 20l。其中，每个水桶中还要加入 300ml 的储备液并稀释至 20l，以防人工水草不能挂膜成功。
1.2.2 实验分析
1.2.2.1 生物膜表面变化
由实验可得，我们以人工水草表面的变化为观测指标，发现人工水草表面在实验的前两天无明显的变化，第 3 天我们观察到有少量气泡在水草表面冒出在人工水草表面出现少量气泡，第 4 天水草的颜色从无色变为略带浅黄色。第 5 天则发现土黄色絮状生物膜，生物膜由土黄色变为黄褐色出现在第 8 天，并且肉眼可观察到大型原生动物。 据此，可判断已经成膜。
1.2.2.2 挂膜阶段对污染物的去除效率
通过本次实验可以表明：除了总磷外，在 COD、氨氮和总氨的去除上，人工水草在挂膜阶段表现均较为稳定，COD、 氨氮和总氮在挂膜期的去除率分别为 61.32%、43.51% 和 43.19%。通过观察，并结合对时间成本的估计，确定最佳挂膜时间为 8 天，之后在此基础上可以确定方法中对人工水草的预处理时间。
1.3 挺水植物处理污水相关数据
1.3.1 实验材料
选取一些常见的挺水植物为材料如：菖蒲 ，荷花等。
1.3.2 实验设计
试验在露天避雨状态下选取处于生长旺盛期的植物后采用容积为 0.45m3 的粗陶水缸进行缸栽试验，选用基质深度为 25.00cm 的细砂。设置无植物对照，并且保持每缸种植的同类植物初始生物量最初生物量大致相同选用基质深度为25.00cm 的细砂。在自然光照、避雨条件下用静置 1d 的自来水培育，共进行 10d 的培养，水生植物 10d，待水生植物正常生长后一次性加入化粪池。
实验模拟农村农户生活排出的污水，最终实验水体 TN为 31.75mg/l ~32.00 mg/l，TP 为 3.87 mg/l ~3.96 mg/l，SS 为 166.67 mg/l ~166.78 mg/l ，COD 为 178.84 mg/l~179.01 mg/l ，NH3-N 为 23.57 mg/l ~23.71 mg/l，pH为 6.95~7.01。
1.3.3 实验结果
分析试验 75 d 后，菖蒲和芦苇的水生植物生物量变化具有明显优势。葱蒲、大葱、日本子、芦笋、香蒲、黄姜和Corymba 的生物量变化均大于 15 种植物的平均值。TN 的净化效率花叶芦竹、香蒲两种植物净化效率最高，美人蕉、芦苇次之（P^0.05）。由对 COD 的分析，在 60 d 后，芦苇对 NH3-N 最易被芦苇净化的效果最好。根据对 TP 的分析，试验中后期，菖蒲、变花叶芦竹、菰茭草、美人蕉、芦苇的净化效果受 HRT 影响较小，而在45 d 后香蒲、芦苇的净化能力相对更强。由对 COD 的分析，在 HRT 不同时，COD 的净化效果也有所不同（P^0.05）。茭草在 45 d 和 60d 净化能力刚开始较弱，逐步变强。由对 SS 的分析，在 HRT 不同时 SS 的净化效果也不相同（P^ 0.05）。30d 后芦苇的净化速率最快。
1.4 浮水植物处理污水相关数据
1.4.1 实验材料
实验选取 4 种浮叶植物和 4 种漂浮植物为材料：睡莲、菱、萍蓬草、芡实、大薸、满江红、凤眼蓝莲、槐叶萍。
1.4.2 实验设计
试验选取处于生长旺盛期的植物采用容积为 0.45m3 的陶质水缸进行露天避雨缸栽试验，选用基质深度为 25.00cm的细砂。设置无植物对照。选用基质深度为 25.00cm 的细砂。在自然光照、避雨条件下用静置 1d 的自来水培育水生植物10d 后待正常生长后一次性填入化粪池。在生长过程中每隔15d 对缸中水质进行水样采集，每次采集采样 100 ml，并分析。
1.4.3 实验结果分析
1.4.4 总结
由上可以得出，漂浮植物对于 TN、COD 的净化能力，受生物量变化量影响显著。睡莲的净化能力在浮叶植物中较强，而凤眼蓝莲的净化能力在漂浮植物中较强。
2．影响因素
2.1 藻类在污水处理中的影响
因素温度，光照强度、N、P 浓度、水力条件、pH 等因素也会影响本集成化藻类污水处理箱的有效运行。
2.1.1 N/P
水中的 N/P 浓度严重影响着藻类对 N、P 的去除率。
据实验分析，藻类生长最适 N/P 比 4：3。新研究发现，藻类生长的最适氮磷比普遍都高于 Redfield 比例所提出的16：1 此数值。并且随着藻类群落结构的变化，其最适氮磷比在藻类群落结构的变化下还可由 8：1 变化到 45：1。
2.1.2 光照条件
由于光合作用的影响，藻类的生长在很大程度上受到光照条件的限制，光照条件是限制藻类生长重要因素之一。我们在箱底盖上通气孔，采用低压供氧方式，一方面降低能耗，另一方面充分溶解氧气，提高效率。同时，为进一步提高污水处理的效率，我们将天然灯管垂直插入箱体，以补充藻类生长所需的光线。
2.1.3 温度
温度对藻类生长的影响也很重大，因此，箱内安装了多套温度控制装置，确保全年处理效率高。
2.1.4 水力条件
根据调查，一般情况的固着藻类净水系统中，停留时间一般不会很长，最小 5min~12 min，最高 46 min。高流速将减少废水的停留时间，不利于污染物的沉淀和转化。
2.2 人工水草挂膜的影响因素
2.2.1 污水水质
污染水体的污染物的不同会导致水体中微生物的种类和数量不同因污染水体的污染物而不同。
2.2.2 污水 pH
在影响微生物膜形成的诸多因素中，pH 值的影响较为明显。
原标题：藻类水草共生体系在污水处理中的应用
原作者：周小凯，姜怡杰，邓 迎 ， 李佳益，王宇恒
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