水污染作为环境污染的组成部分，依然没有得到很好的控制。传统的污水处理技术主要有物理法、化学法和生物法。物理法和化学法可以有效去除污水中的颗粒污染物，但是处理成本比较高，并且容易引发二次污染，而生物法对于污水中氮磷污染物去除效果差，传统的污水处理法都存在着各种局限。在此背景下，藻类因生长速度快、光合作用、成本低等优点逐步进入到污水处理技术这一行。刘一萱利用藻类连续光反应器来处理城市生活污水，探究最佳连续运行的条件；刘斌利用优势微藻处理人工模拟二级出水和实际二级出水，分别对这两种水源氮磷的去除效果进行分析，并研究了微藻各自的生长情况。
1、菌藻共生系统的研究现状
菌藻共生系统是指将藻类去除和细菌降解结合的污水处理技术，是水体自净的过程。菌藻之间既有促进关系，又有抑制关系。促进关系主要表现在两者是互利共生的，微生物可以通过代谢作用将污水中的有机物降解，生成的CO2可以供给藻类进行光合作用，并为藻类提供生长所需要的碳源和营养物质；抑制关系主要体现在对营养物质的竞争，当菌藻生活在低营养物质的环境中，藻类会释放出毒素来抑制细菌的生长，同样细菌也会释放毒素来抑制藻类的生长甚至使得藻细胞死亡。
菌藻共生系统主要分为悬浮化和固定化。固定化技术是指将细菌和藻类通过物理化学等手段与载体相结合，并限制使用在特地的空间范围内，主要包括包埋法和吸附法。包埋法是指以凝胶体作为载体来限制细胞的流动，使得细胞渗透进入孔隙内部，达到固定细胞的目的。常用的凝胶体材料有琼脂、藻酸盐、环氧树脂等。吸附法是指利用物理吸附、化学结合等方法，将细胞固定在载体上，吸附法成本较低且较为简单，但由于吸附法吸附的藻细胞容易脱落，稳定性较差，因此包埋法得到了更好的推广应用。
2、菌藻共生系统的影响因素
2.1 光照的影响
由于藻类是光合自养型生物，光照无疑是其重要的环境影响因子，而藻类正是通过光合作用产生氧气并供给好氧异养微生物，并进行一系列的代谢活动。王振威等研究不同光照时间对水处理效能的影响，实验结果表明光照时间为8h时，对氨氮的去除率高达91.07%，且污泥的活性和沉降性能较为良好。李竺芯等运用单因素试验方法探究光照对菌藻共生系统去除氮的效能，在不同光照强度和不同光照时间的实验条件下，试验结果表明在光暗对比为12h：12h、光照强度为4000 lux的条件下，菌藻共生系统对氨氮的去除率高达95.45%。潘辉等研究不同的光照介质对菌藻反应器脱氮除磷效率的影响，采用二极管光源和日光灯光源作为影响因素，结果表明在短时间内(24~48h)，两种光源对氮磷的去除效果不相上下，但在36h后，日光灯对氨氮的去除率远大于二极管的去除率。
2.2 污泥停留时间的影响
序批式活性污泥系统(SBR)是一种较为成熟的污水处理工艺，且运用广泛，菌藻共生通常需要SBR作为反应器。而SBR工艺存在污泥不易沉降、污泥膨胀等不良现象，而污泥停留时间对SBR处理污水效能具有较大的影响。TANG等发现污泥停留时间缩短为原来的1/10时，藻类的质量浓度降至0.061 g·L-1，导致了藻类的流失，从而引起菌藻共生系统去除效率降低。孙霓等在控制其他参数不变的前提下，改变污泥停留时间，探讨对菌藻共生系统水处理效能的影响，当污泥停留时间为10d时，检验出溶液中的叶绿素a含量降低，这说明了藻类在大量的流失；当污泥停留时间为25d时，出水后的氮磷去除率高，且藻类稳定没有较大流失，菌藻共生体的絮凝效果好；当污泥停留时间为50d时，出水后的水质差，且系统不稳定。
2.3 pH 值的影响
李飞等指出藻类更加偏好于中性而非碱性条件，这可能与藻类的生长过程相关。藻类在生长时，需要吸收CO2，对应的pH也会升高，通常情况下当pH值大于8.5~9时，对藻类的生长是有害的。张奇等指出在pH为9.0时，小球藻的生长量达到最高，为2.5x107个·mL-1；在pH大于11.0时小球藻生长速度减缓，甚至出现了死亡现象。薄香兰等发现当pH为9.0时，溶液中的叶绿素a含量和藻细胞密度最低；当pH为7.0时，叶绿素a含量达到1613.05μg·L-1，藻细胞密度达到1.13x 107cells·mL-1。要实现高效率的菌藻共生处理污水，就要从控制影响因素出发，找到适宜生长的pH值，使得藻细胞密度呈现出上升的趋势。
2.4 营养物质的影响
营养物质在菌藻共生系统中作为必不缺少的一部分，其浓度以及组成对菌、藻的生长和发育有着重要的作用，进而影响整个系统的水处理效能。刘祥等探讨了在不同营养模式下藻类对氨氮的去除效果，试验结果表明在自养和异养模式下，氨氮的去除率分别达到了98%和53%；在混养模式下，最大去除率降至86%。王晓昌等研究了在低磷质量浓度下小球藻的生长状况，结果表明P质量浓度为0.4mg·L时，小球藻的生长状况达到最好，其生物量维持在3x106~7 x 106cell·L-1；在P质量浓度小于0.4 mg·L-1时，小球藻的生长不明显；在P质量浓度大于0.4mg·L时，小球藻同时受到氮和磷浓度的影响。魏东等就优化营养方式来促进小球藻中叶绿素的产生，在结合了营养方式以及培养条件的前提下，得出在葡萄糖质量浓度为50g·L-1、硝酸钠质量浓度为3.75g·L-1，并将小球藻置于异养的条件下培养4天，达到了21.31g·L-1的高生物量浓度。
2.5 温度的影响
孙凡蛟等指出温度可以通过影响酶的活性、营养物质的吸收利用等进而影响藻类的生长发育。何振平等比较了不同温度对藻类的生长状况的影响，试验结果表明藻类对温度适应的范围比较广，主要体现在10~30℃时藻类可以生长，24~28℃为藻类生长的最适宜温度。萧铭明等通过单因子试验，研究了藻类在不同的温度下对废水氮磷的去除效果，结果表明，温度在30℃时，藻类对废水中总氮和总磷的去除率最高，分别为38.0%和59.0%。不同藻类都有其最适宜的温度生长繁殖，超出其适宜的温度范围，藻类就会生长缓慢甚至是死亡。此外，光照的条件变化对温度也有一定的影响。
2.6 盐度的影响
盐度对藻类的生长及污水处理效能也有影响。张奇研究了盐度对小球藻生长量和溶氧量的影响，初步得出小球藻对盐度的变化具有一定的适应性，在盐度为25时藻类的溶解量和生长量为最大。LIU等研究了藻类在不同盐度的影响下对市政废水的去除效果，实验结果表明盐度为3x10-11时，藻类的生长量达到最大，且对硝态氮、氨氮以及磷的去除率分别达到100%、75.5%和63.5%。
3、结语与展望
菌藻共生系统的固定化技术不仅可以减少藻类的流失，还能填补藻类在光照上接收的不足，从而促进藻类的生长发育，进一步提高了污水去除效果。菌藻共生系统在运行时，会受到多种因素的影响，如光照时间和光照强度、pH值、温度、营养物质等，要想使得系统达到最佳的运行状态，可以通过单因素法进行剖析，将影响因素控制在最佳范围内。
菌藻共生技术在污水处理方面具有较好的前景，但如何进一步提高去除效率仍然是个大难题，在今后的研究工作中，应该重点关注菌藻反应器的关键影响因子，并且结合多种因素考虑。此外，藻类的回收利用也是研究重点之一，实现资源持续性发展，充分开发藻类的经济效益和环境效益。（来源：中国电建集团江西省电力设计院有限公司）