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微藻被认为是一种具有潜力的生物质能源,然而目前仍未得到产业化应用,主要是由于藻类培养成本过高。将微藻培养与废水处理相结合是一种降低成本的有效方法,建立藻菌共生体系能进一步提高微藻生物量与废水净化效果。与此同时,使用藻菌共生体系进行造纸废水深度处理的相关研究少有报道。因此,本文对微藻共栖细菌进行了分离纯化,研究了共栖细菌对于微藻生长的影响,构建并优化藻菌共生体系,探究藻菌共生体系应用于造纸废水深度处理的效果。本文从一株棕鞭藻(Ochromonas)的自养培养体系中,分离纯化出五株共栖细菌,16S rDNA测序比对结果显示,五株细菌均属于变形菌门,分别为:A-Porphyrobactersp.(卟啉杆菌属);B-Hyphomonas sp.(丝孢菌属);C-Aquimonas sp.(水单胞菌属);D-Agrobacterium sp.(农杆菌属);E-Hydrogenophagasp.(噬氢菌属),分别占比 30.8%、12.0%、13.6%、18.0%、25.6%。棕鞭藻叶绿素a含量的变化情况说明,五株细菌对于藻类生长的作用不同:农杆菌Agrobacterium培养物离心后上清对棕鞭藻的生长无显著影响,而其细胞沉淀物对微藻有明显的抑制作用,导致棕鞭藻的生物量下降23.6%;而水单胞菌Aquimonas的细胞对于棕鞭藻的生长有显著促进作用,可使得微藻生物量增加43.58%;其他3株细菌对棕鞭藻的生长无显著影响。因此,选取微藻促生效果显著的水单胞菌Agrobacterium作为构建藻菌共生体系的菌株。微生物营养源优化结果显示,适合水单胞菌Aquimonas生长的最佳C源是蔗糖,N源是蛋白胨;适合棕鞭藻生长的最佳C源是蔗糖,除氯化铵外,其余4种N源(尿素、牛肉膏、蛋白胨、硝酸钠)都适宜棕鞭藻的生长。向棕鞭藻的BG11培养体系中投加不同剂量的水单胞菌Aquimonas,当投加剂量为3 mL时(细菌种子液OD600=0.5,接种后细菌数为8×107 CFU/mL),微藻生物量最高。正交设计结果表明,蔗糖的浓度和水单胞菌Aquimonas的接种剂量对棕鞭藻的生长影响显著。藻菌共培养的最佳条件为:蔗糖浓度5g/L、细菌接种剂量1mL、蛋白胨浓度2g/L。最佳培养条件下棕鞭藻的叶绿素a含量最高可达13.98 mg/L,生物量为19.37 mg/L,水单胞菌Aquimonas的数量可达到1.6×109 CFU/mL。使用4种微生物体系对造纸废水进行处理:单菌、单藻、微藻和细菌、藻菌共培养产物。同时对造纸废水进行稀释(稀释后的水体中分别含有20%、50%、80%、100%的造纸废水)。实验结果表明,废水含量为100%时,微生物的生物量最高,且废水的处理效果最佳。在为期7天的处理过程中,不同的微生物投加体系对造纸废水的净化效果不同。单菌投加体系对水质净化效果不佳。单藻投加体系中棕鞭藻的叶绿素a含量为8.213 mg/L,干重为12.89 mg/L;废水COD、TN、TP浓度分别从 148.4 mg/L、23.61 mg/L、1.13 mg/L 降至 96.46 mg/L、12.51 mg/L、0.25 mg/L,去除率分别为35%、47%、78%。微藻和细菌投加体系中,细菌的存在使得微藻的生物量增加了 14.62%,棕鞭藻的叶绿素a含量达到了 9.414 mg/L,干重为14.24 mg/L,水单胞菌Aquimonas生物量为1.02×109 CFU/mL;废水的净化效果得到提高,COD、TN、TP浓度分别从148.4 mg/L、23.61 mg/L、1.13 m/Lg 降低至 74.2 mg/L、11.09 mg/L、0.14 mg/L,去除率分别为50%、53%、88%。藻菌共培养产物投加体系中,藻类生物量达到了最大值,较单藻投加体系增加了 43.93%,棕鞭藻叶绿素a含量为11.812mg/L,干重为16.93 mg/L,细菌数为1.5×109 CFU/mL;处理后的废水外观清澈,废水COD、TN、TP 浓度分别从 148.4 mg/L、23.61 mg/L、1.13 mg/L 降低至 56.39 mg/L、9.92mg/L、0.09 mg/L,去除率分别为 62%、58%、92%。废水处理结果表明,投加藻菌共培养产物的体系中,微藻生物量最高,废水处理效果最好,且水单胞菌Aquimonas成为优势菌种,聚集在棕鞭藻藻细胞周边,促进了棕鞭藻的生长。研究结果表明本文所使用的藻菌共生体系适宜造纸废水的深度处理,接近陕西省排放标准,具有一定的应用前景。本文的研究将为揭示微藻共栖细菌对微藻生长的影响以及藻菌共生体系在造纸废水处理中的应用提供重要参考和数据支持。