一种处理养殖废水的菌藻共生系统及其用途
阅读：531发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种处理养殖废水的菌藻共生系统及其用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种处理养殖 废 水 的菌藻共生系统及其用途，属于环境保护技术领域，该菌藻共生系统包括将小球藻和黄杆菌共生处理含有小檗 碱 和 牛 蒡子 苷元 碳 酰胺衍 生物 的养殖废水，其中，小檗碱和牛蒡子苷元丙 氨 酸酯 盐酸 盐在小球藻生长至指数期时加入养殖废水中；提供一种菌藻共生系统在处理含镉污水中的用途。本发明能够提高对AHLs 信号 分子活性的抑制能 力 ，减少群体感应介导的细菌毒素的释放，提高菌藻共生系统对废水的处理效果；能够提高γ-谷氨酰半脱氨酸合成酶的活性，提高 植物 螯合素PCs的合成量，提高小球藻对镉离子的解毒作用，提高菌藻共生系统对镉离子的 吸附 量。，下面是一种处理养殖废水的菌藻共生系统及其用途专利的具体信息内容。
1.一种处理养殖废水的菌藻共生系统，其包括：在光照时间为18-24h/d，光照强度为
2000-2500lx，曝气量为0.38-0.5L/min的条件下，将微藻和细菌共生处理含有小檗碱和牛蒡子苷元碳酰胺衍生物的养殖废水；
其中，所述微藻为小球藻，所述细菌为小球藻共栖异养菌，所述小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐在小球藻生长至指数期时加入养殖废水中。
2.根据权利要求1所述的菌藻共生系统，其特征在于：所述小球藻共栖异养菌为黄杆菌。
3.根据权利要求2所述的菌藻共生系统，其特征在于：所述菌藻共生系统中菌藻的初始接种比例为1:2-3(细胞个数之比)。
4.根据权利要求1所述的菌藻共生系统，其特征在于：所述养殖废水为禽畜养殖废水。
5.根据权利要求4所述的菌藻共生系统，其特征在于：采用混凝沉淀法对所述禽畜养殖废水进行预处理。
6.根据权利要求5所述的菌藻共生系统，其特征在于：所述混凝沉淀法以壳聚糖作为混凝剂。
7.根据权利要求1所述的菌藻共生系统，其特征在于：所述菌藻共生系统的反应器为膜光生物反应器。
8.根据权利要求7所述的菌藻共生系统，其特征在于：所述膜光生物反应器的膜材质聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混中空纤维膜。
9.权利要求1-8任一项中所述的菌藻共生系统在处理含镉污水中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于：在所述菌藻接种前，预先向含镉污水中加入芦荟苷。
一种处理养殖废水的菌藻共生系统及其用途
技术领域
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种处理养殖废水的菌藻共生系统及其用途。
背景技术
[0002] 微藻对于废水中氮磷营养物和有机物的去除具有一定效果，但利用细菌与微藻的协同效应，构建藻－菌共生系统来处理废水，可达到更好的效果。上世纪50年代，Oswald和Gotaas等首次提出藻菌共生并用来处理污水，构建了稳定塘处理系统。藻－菌共生系统中微藻释放的O2可被异养细菌作为电子受体，反之，细菌释放的CO2可被微藻用于细胞生长。微藻和细菌共同生长有很多优势，且相互作用也有很多种形式，细菌可通过释放生长因子而刺激微藻生长，或降低光合作用产生的O2压力从而阻断O2浓度过高时的光合作用抑制。微生物培养中，废水中污染物的去除便是通过藻菌相互作用完成，N和P可用作微藻和细菌生长，N还可通过硝化作用和反硝化作用去除，P还可被吸收和沉降。微生物组成包括体系中微藻的种类、细菌的种类及其所占比例。不同的藻种或菌种，生理特征明显不同，对N，P等的去除功效也明显有区别。选择生长力旺盛、去除污染物能力强、可相互促进的藻种、菌种是构建藻－菌共生系统的关键。
[0003] 现有技术如授权公告号为CN 103113932 B的中国发明专利，该发明涉及一种利用城市生活污水培养微藻生产生物柴油的方法及系统，实现污水处理系统从处理工艺向生产工艺的转化，城市生活污水里的有机物、氮磷等营养物质含量高有利于微藻大量繁殖，实现了污水由污染物向微藻生长原料的转化；菌藻共生系统的建立将CO2循环和O2循环紧密联系起来，使得微藻生长不再依靠外界提供碳源，同时曝气池中曝气系统的减少使得生产成本相对较低；促进光合作用组件使得曝气池中光照充分有利于微藻的光合作用；高效降解菌株的使用使得后续污泥量少。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种处理养殖废水的菌藻共生系统，该共生系统能够促进小球藻对某种次生代谢产物的分泌，提高对AHLs信号分子活性的抑制能力，减少群体感应介导的细菌毒素的释放，提高小球藻的生物量，提高菌藻共生系统对废水中氮、磷、有机物的去除率。
[0005] 本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
[0006] 一种处理养殖废水的菌藻共生系统，其包括：在光照时间为18-24h/d，光照强度为2000-2500lx，曝气量为0.38-0.5L/min的条件下，将微藻和细菌共生处理含有小檗碱和牛蒡子苷元碳酰胺衍生物的养殖废水；
[0007] 其中，上述微藻为小球藻，上述细菌为小球藻共栖异养菌，上述小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐在小球藻生长至指数期时加入养殖废水中。AHLs是革兰氏阴性菌群体感应系统的信号分子，能够促进群体感应介导的细菌毒素等释放，在菌藻共生系统中，细菌相对增长率较高，细菌密度迅速增加，在藻细胞达到指数初期之前，AHLs信号分子的活性在共培养系统中迅速提高，小球藻能够分泌某种次生代谢产物，对细菌的AHLs信号分子的活性产生一定抑制，在小球藻生长至指数期时加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐能够促进小球藻对该次生代谢产物的分泌，提高对AHLs信号分子活性的抑制能力，使得AHLs信号分子的活性保持在较低水平，减少群体感应介导的细菌毒素的释放，使小球藻本身处于适宜生长的环境，提高小球藻的生物量，进而提高菌藻共生系统对氨氮、磷和有机物的去除率，提高菌藻共生系统对废水的处理效果。
[0008] 在一些实施方式中，上述小球藻共栖异养菌为黄杆菌。小球藻和黄杆菌为共生关系，可依靠代谢功能上的互补相互促进生长。
[0009] 在一些实施方式中，上述菌藻共生系统中菌藻的初始接种比例为1:2-3(细胞个数之比)。共生系统中适宜的微藻、细菌比例有利于微藻与细菌更好地共生，微藻光合作用产生的氧气足够细菌利用且不会剩余过多抑制微藻生长，细菌产生足量二氧化碳供微藻吸收用于光合作用，微藻迖到最大生长率。
[0010] 在一些实施方式中，上述养殖废水为禽畜养殖废水。
[0011] 在一些实施方式中，采用混凝沉淀法对上述禽畜养殖废水进行预处理。禽畜养殖废水里含有较多的粪便和少量的食物，使其中的悬浮物浓度较大，采用混凝沉淀法对畜禽养殖废水进行预处理，可以降低生物处理的难度，且成本低，操作简便。
[0012] 在一些实施方式中，上述混凝沉淀法以壳聚糖作为混凝剂。壳聚糖作为一种有机混凝剂，具有较长的分子量，吸附架桥作用强，混凝效果好，投药量少，无毒。
[0013] 在一些实施方式中，上述菌藻共生系统的反应器为膜光生物反应器。在膜光生物反应器中用废水养殖微藻，之后经膜分离后，能够得到低氨氮的出水，并且在反应器内得到较高浓度的微藻藻体。
[0014] 在一些实施方式中，上述膜光生物反应器的膜材质聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混中空纤维膜。聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混中空纤维膜具有良好亲水性能，利用聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混，可以形成界面相分离产生的界面微孔结构，使膜的综合性能得到提高。
[0015] 本发明的另一目的在于提供一种菌藻共生系统在处理含镉污水中的用途。
[0016] 在一些实施方式中，上述菌藻接种前，预先向含镉污水中加入芦荟苷。植物螯合素PCs是微藻体内的重金属结合蛋白，能够提高微藻对环境中镉离子的耐受性，PCs的合成是以GSH为底物，在PCs合成酶的催化下完成的。γ-谷氨酰半脱氨酸合成酶(γ-GCS)是催化并调节生物合成GSH的限速酶，芦荟苷能够提高γ-GCS的活性，使GSH合成加速，提高GSH合成量，提高植物螯合素PCs的合成量，从而提高小球藻对镉离子的解毒作用，提高小球藻生物量，提高菌藻共生系统对镉离子的吸附量和对废水的处理效果。
[0017] 本发明的有益效果为：
[0018] 1)本发明通过在小球藻生长至指数期时向养殖废水加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐，促进小球藻对某种次生代谢产物的分泌，提高对AHLs信号分子活性的抑制能力，使得AHLs信号分子的活性保持在较低水平，减少群体感应介导的细菌毒素的释放，提高小球藻的生物量，提高小球藻对养殖废水的处理效果；
[0019] 2)本发明通过预先向含镉污水水中加入芦荟苷，提高γ-谷氨酰半脱氨酸合成酶的活性，促进GSH合成加速，提高GSH合成量，提高植物螯合素PCs的合成量，从而提高小球藻对镉离子的解毒作用，提高小球藻生物量，提高菌藻共生系统对镉离子的吸附量和对废水的处理效果；
[0021] 图1为本发明的试验例1中藻菌共生系统中AHLs信号分子活性的变化图；
[0022] 图2为本发明的试验例2中小球藻中γ-GCS的酶活力图；
[0023] 图3为本发明的试验例2中GSH、PC2、PC3、PC4、PC5混合标品的HPLC图；
[0024] 图4为本发明的试验例2中小球藻中GSH含量和PCs总含量图；
[0025] 图5为本发明的试验例3中小球藻的细胞密度图；
[0026] 图6为本发明的试验例3中藻菌共生系统对Cd2+、NH4+-N、TP的去除率图。
具体实施方式
[0027] 除非另外说明，本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都以整体援引的方式并入本文中，如同将其全文进行阐述。
[0029] 当以范围、优选范围或一系列上限优选值和下限优选值给出数量、浓度或其他数值或参数时，应理解其具体公开了由任何较大的范围限制或优选值和任何较小的范围限制或优选值的任何一对数值所形成的所有范围，而无论这些范围是否分别被公开。例如，当描述“1至5”的范围时，所描述的范围应解释为包括“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等范围。除非另有说明，在本文描述数值范围之处，所述的范围意图包括范围端值和范围内的所有整数和分数。
[0030] 另外，在本发明的要素或组分之前的词语“一”和“一种”意图表示对于该要素或组分的出现(即发生)次数没有限制性。因此，“一”或“一种”应理解为包括一种或至少一种，除非明确表示数量为单数，否则单数形式的所述要素或组分也包括复数的情况。
[0031] 本发明的实施方式，包括在发明内容部分中所述本发明的实施方式以及本文下述的任何其他的实施方式，均可任意地进行组合。
[0032] 以下详述本发明。
[0033] 一种处理养殖废水的菌藻共生系统，其包括：在光照时间为18-24h/d(优选地，例如18h/d、19h/d、20h/d、21h/d、24h/d等)，光照强度为2000-2500lx(优选地，例如2000lx、2100lx、2200lx、2400lx、2500lx等)，曝气量为0.38-0.5L/min(优选地，例如0.38L/min、
0.39L/min、0.4L/min、0.43L/min、0.46L/min、0.5L/min等)的条件下，微藻和细菌共生处理含有小檗碱和牛蒡子苷元碳酰胺衍生物的养殖废水；
0.39L/min、0.4L/min、0.43L/min、0.46L/min、0.5L/min等)的条件下，微藻和细菌共生处理含有小檗碱和牛蒡子苷元碳酰胺衍生物的养殖废水；
[0034] 其中，上述微藻为小球藻，上述细菌为小球藻共栖异养菌，上述小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐在小球藻生长至指数期时加入养殖废水中。优选地，养殖废水中加入小檗碱至浓度为0.8-1.3mg/L(更为优选地，例如0.8mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L、1.13mg/L、1.2mg/L、1.3mg/L等)，加入牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐至浓度为1.1-1.6mg/L，更为优选地，例如1.1mg/L、1.15mg/L、1.23mg/L、1.3mg/L、1.4mg/L、1.48mg/L、1.52mg/L、1.6mg/L等。
AHLs是革兰氏阴性菌群体感应系统的信号分子，能够促进群体感应介导的细菌毒素等释放，在菌藻共生系统中，细菌相对增长率较高，细菌密度迅速增加，在藻细胞达到指数初期之前，AHLs信号分子的活性在共培养系统中迅速提高，小球藻能够分泌某种次生代谢产物，对细菌的AHLs信号分子的活性产生一定抑制，在小球藻生长至指数期时加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐能够促进小球藻对该次生代谢产物的分泌，提高对AHLs信号分子活性的抑制能力，使得AHLs信号分子的活性保持在较低水平，减少群体感应介导的细菌毒素的释放，使小球藻本身处于适宜生长的环境，提高小球藻的生物量，进而提高菌藻共生系统对氨氮、磷和有机物的去除率，提高菌藻共生系统对废水的处理效果。
AHLs是革兰氏阴性菌群体感应系统的信号分子，能够促进群体感应介导的细菌毒素等释放，在菌藻共生系统中，细菌相对增长率较高，细菌密度迅速增加，在藻细胞达到指数初期之前，AHLs信号分子的活性在共培养系统中迅速提高，小球藻能够分泌某种次生代谢产物，对细菌的AHLs信号分子的活性产生一定抑制，在小球藻生长至指数期时加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐能够促进小球藻对该次生代谢产物的分泌，提高对AHLs信号分子活性的抑制能力，使得AHLs信号分子的活性保持在较低水平，减少群体感应介导的细菌毒素的释放，使小球藻本身处于适宜生长的环境，提高小球藻的生物量，进而提高菌藻共生系统对氨氮、磷和有机物的去除率，提高菌藻共生系统对废水的处理效果。
[0035] 在一些实施方式中，上述小球藻共栖异养菌为黄杆菌。小球藻和黄杆菌为共生关系，可依靠代谢功能上的互补相互促进生长。
[0036] 在一些实施方式中，上述菌藻共生系统中菌藻的初始接种比例为1:2-3(细胞个数之比)，优选地，例如1:2、1:2.2、1:2.7、1:3等。共生系统中适宜的微藻、细菌比例有利于微藻与细菌更好地共生，微藻光合作用产生的氧气足够细菌利用且不会剩余过多抑制微藻生长，细菌产生足量二氧化碳供微藻吸收用于光合作用，微藻迖到最大生长率。
[0037] 在一些实施方式中，上述养殖废水为禽畜养殖废水。
[0038] 在一些实施方式中，采用混凝沉淀法对上述禽畜养殖废水进行预处理。禽畜养殖废水里含有较多的粪便和少量的食物，使其中的悬浮物浓度较大，采用混凝沉淀法对畜禽养殖废水进行预处理，可以降低生物处理的难度，且成本低，操作简便。
[0039] 在一些实施方式中，上述混凝沉淀法以壳聚糖作为混凝剂。壳聚糖作为一种有机混凝剂，具有较长的分子量，吸附架桥作用强，混凝效果好，投药量少，无毒。
[0040] 在一些实施方式中，上述菌藻共生系统的反应器为膜光生物反应器。在膜光生物反应器中用废水养殖微藻，之后经膜分离后，能够得到低氨氮的出水，并且在反应器内得到较高浓度的微藻藻体。
[0041] 在一些实施方式中，上述膜光生物反应器的膜材质聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混中空纤维膜。聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混中空纤维膜具有良好亲水性能，利用聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混，可以形成界面相分离产生的界面微孔结构，使膜的综合性能得到提高。
[0042] 本发明还提供一种菌藻共生系统在处理含镉污水中的用途。
[0043] 在一些实施方式中，上述菌藻接种前，预先向含镉污水中加入芦荟苷，优选地，芦荟苷的添加量为2.5-4.2mg/L，更为优选地，例如2.5mg/L、2.6mg/L、2.78mg/L、2.9mg/L、3.3mg/L、3.6mg/L、4.2mg/L等。植物螯合素PCs是微藻体内的重金属结合蛋白，能够提高微藻对环境中镉离子的耐受性，PCs的合成是以GSH为底物，在PCs合成酶的催化下完成的。γ-谷氨酰半脱氨酸合成酶(γ-GCS)是催化并调节生物合成GSH的限速酶，芦荟苷能够提高γ-GCS的活性，使GSH合成加速，提高GSH合成量，提高植物螯合素PCs的合成量，提高小球藻对镉离子的解毒作用，提高小球藻生物量，提高菌藻共生系统对镉离子的吸附量和对废水的处理效果。
[0044] 以下结合实施例对本发明作进一步详细描述：
[0045] 实施例1：
[0046] 一种处理养殖废水的菌藻共生系统，包括：
[0047] 构建膜光生物反应器：向干燥好的的干净烧杯中倒入称好的DMAC，放入水浴锅中，温度70℃，在烧杯口上覆盖一层保鲜膜，将3:8:1:2的质量比将PVC粉末、PVDF树脂、成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和热稳定剂依次倒进溶液中，1200rpm搅拌12h；将搅拌均匀的均相铸膜液倒入搅拌釜中，真空脱泡12h后，在0.2-04MPa的压力下纺丝，喷丝头外径2mm，内径1.2mm，空气层高20cm，温度22℃，湿度70％，挤出速度2-2.5mL/min，拉伸速度7-8m/min，挤出中空纤维后，立刻浸入凝固浴中固化成形，内外凝固浴均为22℃水，流动速度2-2.5mL/min，待纤维成形后对其进行拉伸，拉伸速度7-8m/min，纺得的中空纤维在水中放置24h，后用水冲洗干净，再在甘油水溶液中浸泡12h，取出，自然干燥，得中空纤维膜超滤膜。
[0048] 将制得的中空纤维膜制备成膜组件，膜孔径为0.03μm，膜面积0.025m2，构建膜-光生物反应器(MPBR)，MPBR反应器为圆柱形有机玻璃容器，有效容积7L。
[0049] 所用微藻为蛋白核小球藻，购买于中国科学院武汉水生生物研究所；细菌为黄杆菌，购买于上海复祥生物科技有限公司。
[0050] 小球藻的分离纯化：小球藻纯化培养所用培养基为BG11培养基，利用无菌水将小球藻稀释至10-5数量级，平板涂布法培养4-6d后，挑取小球藻单菌落进行平板划线分离培养。分离3-4代后可获得纯藻单菌落，转接到斜面培养基扩大培养，于4℃冰箱保存。
[0051] 小球藻的扩大培养：小球藻按20％的接种量接种到含有BG11液体培养基中，培养条件为26℃，光照强度2500lx，光照时间为24h的条件下培养，将小球藻培养至对数生长期后，在8000rpm条件下离心10min，用超纯水重悬浮，重复三次，浓缩备用。
[0052] 黄杆菌的扩大培养：将黄杆菌接种到含有LB培养基的平板上，然后放入26℃恒温培养箱中培养3d。然后将黄杆菌接种到LB液体培养基，将黄杆菌培养至对数生长期后，在8000rpm条件下离心10min，用超纯水重悬浮，重复三次，浓缩备用。
[0053] 养猪废水的预处理：养猪废水的水质为：COD 1951mg/L、氨氮359mg/L、总磷(TP)97mg/L、悬浮物SS 7614mg/L。混凝沉淀在六联搅拌机上进行，用HCl和NaOH调节废水pH至
7.0，在150rpm的搅拌条件下加入絮凝剂壳聚糖2g/L，30s后，加入0.3g/L CaCl2继续搅拌
30s，然后50rpm搅拌15min，静置沉淀10min出水。预处理后的水质为：COD 1020mg/L、氨氮
226mg/L、TP 57mg/L。
7.0，在150rpm的搅拌条件下加入絮凝剂壳聚糖2g/L，30s后，加入0.3g/L CaCl2继续搅拌
30s，然后50rpm搅拌15min，静置沉淀10min出水。预处理后的水质为：COD 1020mg/L、氨氮
226mg/L、TP 57mg/L。
[0054] 菌藻共生系统处理养猪废水：将预处理后的养猪废水连续通入膜光生物反应器，然后将上述浓缩后的黄杆菌和小球藻按照1:2.7(细胞个数之比)的比例接种至上述膜光生物反应器中，使得小球藻的初始藻体密度为0.1g/L。培养条件为26℃，光照强度2500lx，光照时间为24h的条件下培养。出水通过超滤膜组件和抽滤泵排出反应器，进水流量和出水流量相等，反应器内的水力停留时间(HRT)控制为3d。待小球藻长至指数期时向废水中加入小檗碱至浓度为1.13mg/L，加入牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐至浓度为1.15mg/L，待微藻生长到稳定期后，控制小球藻的固体停留时间为10d，每天从反应器中收获藻液总量的1/10，培养过程中光照时间为24h，反应器表面最大光照强度为2500lx，曝气量均为0.5L/min。对从反应器中收获微藻浓度及出水水质进行分析测定。测得小球藻密度为8.3×106cell/mL，COD的去除率为93.4％，氨氮去除率为81.6％，TP去除率为95.7％。
[0055] 实施例2：
[0056] 构建膜光生物反应器、小球藻的分离纯化、小球藻和黄杆菌的扩大培养的具体方法与实施例1完全一致。
[0057] 菌藻共生系统处理含Cd2+污水：含Cd2+污水的成分为：NH4Cl 153mg/L，KH2PO4 22.1mg/L，NaHCO3 125mg/L，CaCl2 2.5mg/L，MgSO4·7H2O 27.5mg/L，H3BO3 2.74mg/L，MnCl2·4H2O 1.83mg/L，ZnSO4·7H2O 0.23mg/L，FeSO4·7H2O 4.9mg/L，(NH4)6Mo7O24·4H2O
0.46mg/L，CdCl2 4.9mg/L。加入芦荟苷至浓度为2.9mg/L，将含Cd2+污水连续通入膜光生物反应器，然后将浓缩后的黄杆菌和小球藻按照1:2.2(细胞个数之比)的比例接种至上述膜光生物反应器中，使得小球藻的初始藻体密度为0.1g/L。培养条件为26℃，光照强度
2500lx，光照时间为24h的条件下培养。出水通过超滤膜组件和抽滤泵排出反应器，进水流量和出水流量相等，反应器内的水力停留时间(HRT)控制为4d。待小球藻长至指数期时向废水中加入小檗碱至浓度为0.9mg/L，向加入牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐至浓度为1.3mg/L，待微藻生长到稳定期后，控制小球藻的固体停留时间为10d，每天从反应器中收获藻液总量的1/10，藻液培养过程中光照时间为24h，反应器表面最大光照强度为2500lx，曝气量均为
0.5L/min。
0.46mg/L，CdCl2 4.9mg/L。加入芦荟苷至浓度为2.9mg/L，将含Cd2+污水连续通入膜光生物反应器，然后将浓缩后的黄杆菌和小球藻按照1:2.2(细胞个数之比)的比例接种至上述膜光生物反应器中，使得小球藻的初始藻体密度为0.1g/L。培养条件为26℃，光照强度
2500lx，光照时间为24h的条件下培养。出水通过超滤膜组件和抽滤泵排出反应器，进水流量和出水流量相等，反应器内的水力停留时间(HRT)控制为4d。待小球藻长至指数期时向废水中加入小檗碱至浓度为0.9mg/L，向加入牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐至浓度为1.3mg/L，待微藻生长到稳定期后，控制小球藻的固体停留时间为10d，每天从反应器中收获藻液总量的1/10，藻液培养过程中光照时间为24h，反应器表面最大光照强度为2500lx，曝气量均为
0.5L/min。
[0058] 实施例3：
[0059] 未向含Cd2+污水加入芦荟苷，其余部分和实施例2完全一致。
[0060] 对比例1：
[0061] 小球藻长至指数期时未加入小檗碱，其余部分和实施例3完全一致。
[0062] 对比例2：
[0063] 小球藻长至指数期时中未加入牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐，其余部分和实施例3完全一致。
[0064] 对比例3：
[0065] 小球藻长至指数期时未加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐，其余部分和实施例3完全一致。
[0066] 对比例4：
[0067] 未向含Cd2+污水中加入芦荟苷，小球藻长至指数期时未加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐，其余部分和实施例2完全一致。
[0068] 试验例1：
[0069] AHLs信号分子活性的检测：
[0070] AHLs活性的测定采用β-半乳糖苷酶法：以未接种菌藻的废水为空白对照，以平台期的根癌农杆菌(具有卡那霉素抗性、壮观霉素抗性、四环素抗性)作为阳性对照。取10mL菌藻培养液，6000rpm离心，0.22μm微膜过滤除去菌藻，得AHLs粗提物；将约5×107个根癌农杆菌接种到10mL AT培养基中，加入1mL AHLs粗提物，摇匀，28℃振荡培养过夜，测定OD600；l0mL离心管中依次加入0.9mL Z-buffer，0.1mL菌液(报告菌株与混合物)，1滴0.1％的SDS，
3滴氯仿，剧烈振荡10s后，于30℃水浴5min裂解细胞，加入200μL ONPG，摇匀后30℃温浴，开始计时；当溶液变黄，加0.6mL的1M Na2CO3终止反应，记录反应时间，10000r/min离心5min，取上清液测定样品的OD420，按照下列公式计算AHLs信号分子活性。
3滴氯仿，剧烈振荡10s后，于30℃水浴5min裂解细胞，加入200μL ONPG，摇匀后30℃温浴，开始计时；当溶液变黄，加0.6mL的1M Na2CO3终止反应，记录反应时间，10000r/min离心5min，取上清液测定样品的OD420，按照下列公式计算AHLs信号分子活性。
[0071] Miller Units＝(1000×OD420)/(OD600×T×V)
[0072] 其中，T表示β-半乳糖苷酶与底物反应时间，V表示待测菌液的体积。
[0073] 藻菌共生系统中AHLs信号分子活性的变化见图1。
[0074] 由图1可以看出，当进入藻细胞的指数期(第4d)开始，实施例2和实施例3的AHLs信号分子活性明显低于对比例1、对比例2、对比例3、对比例4，这说明，小球藻长至指数期时向废水中加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐，能够促进小球藻对该次生代谢产物的分泌，提高对AHLs信号分子活性的抑制能力，使得AHLs信号分子的活性保持在较低水平。
[0075] 试验例2：
[0076] 1.γ-谷氨酰半脱氨酸合成酶(γ-GCS)活力的测定：
[0078] 2.HPLC法测定小球藻中GSH，PCs含量：
[0080] 2.2衍生化反应：上清液100μL，0.1M Tris-HCl(pH＝8,1mM EDTA)200μL，2mM DTT 25μL，0.1M NaOH 100μL，室温孵育1h，加入20mM mBBr 50μL，35℃避光反应40min，加入5％(v/v)醋酸终止反应。
[0081] 2.3衍生化后处理：将衍生化反应后的样品在4℃下，12000rpm离心20min，取上清，用0.22μm滤膜过滤。
[0082] 2.4HPLC测定衍生化后样品：测定条件如下：色谱柱为Agilent XDB-C18(15mm)，流动相为A相-B相，A相为含0.05-0.07％三氟乙酸的超纯水，B相为丙烯腈，洗脱程序为：在0-15min内采用的流动相中B的体积百分比为0-5％；在15-45min内采用的流动相中B的体积百分比为5-18％；在45-55min内采用的流动相中B的体积百分比为18-60％，在55-65min内采用的流动相中B的体积百分比为60-80％，流进样量为20μL，流速为1mL/min，激发波长为
380nm，发射波长为480nm。
380nm，发射波长为480nm。
[0083] 2.5PCs类化合物标准曲线的制作：在测定样品前，梯度稀释标品，按照测定样品的方法测定梯度稀释标品。图3为GSH、PC2、PC3、PC4、PC5混合标品的HPLC图谱，GSH、PC2、PC3、PC4、PC5各标品的出峰时间分别为17.2min，29.41min，36.824min，54.045min，55.717min。计算出峰面积与浓度间的线性关系，制作标准曲线，其中谷胱甘肽(GSH)对应的标准曲线为：y＝4.1615x+16.559，R2＝0.9999；PC2对应的标准曲线为：y＝3.7529x-0.7368，R2＝0.9999；PC3对应的标准曲线为：y＝5.9025x-2.4327，R2＝0.9999；PC4对应的标准曲线为：y＝
2.9442x+3.2061，R2＝0.9999；PC5对应的标准曲线为：y＝1.272x+1.3508，R2＝0.9999。其中，在所有的标准曲线中y值均为峰面积，单位为1，x值为相应的待测成分浓度，单位为μmol/L。根据相应成分的标准曲线计算样品中该成分的含量。由于PC2、PC3、PC4、PC5是微藻中常见的植物络合素，在本试验中，PCs总量指的是PC2、PC3、PC4、PC5之和。小球藻中GSH含量和PCs总含量见图4。
2.9442x+3.2061，R2＝0.9999；PC5对应的标准曲线为：y＝1.272x+1.3508，R2＝0.9999。其中，在所有的标准曲线中y值均为峰面积，单位为1，x值为相应的待测成分浓度，单位为μmol/L。根据相应成分的标准曲线计算样品中该成分的含量。由于PC2、PC3、PC4、PC5是微藻中常见的植物络合素，在本试验中，PCs总量指的是PC2、PC3、PC4、PC5之和。小球藻中GSH含量和PCs总含量见图4。
[0084] 由图2，图4可以看出，实施例2、对比例1、对比例2、对比例3的γ-GCS的活力、GSH含量，PCs总量明显高于实施例3和对比例4，这说明，向含Cd2+污水中加入芦荟苷，能够提高γ-GCS的活性，使GSH合成加速，提高GSH合成量，提高植物螯合素PCs的合成量。
[0085] 试验例3：
[0086] 取从反应器中收获的藻液样品，采用血球计数板计数小球藻数量。检测出水水质：用原子吸收法测定Cd2+含量，采用重铬酸钾法测定COD，采用水杨酸分光光度法测定氨氮(NH4+-N)，用钼酸盐比色法测定总磷(TP)，分别计算去除率。小球藻的细胞密度见图5，菌藻共生系统对Cd2+、NH4+-N、TP的去除率见图6。
[0087] 由图5，图6可以看出，实施例2的藻细胞密度以及Cd2+、NH4+-N、TP的去除率明显高于实施例3、对比例1、对比例2、对比例3，实施例3、对比例1、对比例2、对比例3的藻细胞密度以及Cd2+、NH4+-N、TP的去除率明显高于对比例4，这说明，向含Cd2+污水中加入芦荟苷，能够提高小球藻对镉离子的解毒作用，提高小球藻生物量，从而提高菌藻共生系统对镉离子的吸附量和对废水的处理效果；待小球藻长至指数期时加入小檗碱和牛蒡子苷元丙氨酸酯盐酸盐，能够减少群体感应介导的细菌毒素的释放，使小球藻本身处于适宜生长的环境，提高小球藻的生物量，提高菌藻共生系统对废水的处理效果。
[0088] 上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
[0089] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
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