小球藻(Chlorella)是单细胞绿藻,不仅能利用CO2和太阳能进行高效光合自养,还能直接利用有机碳、氮源进行高密度混合营养生长或异养生长。这种特性使小球藻能够应用于有机废水的处理,同时将废水资源化循环利用并获得应用广泛的小球藻生物质,是一种经济、环保、可持续的废水处理方式。酵母发酵废水是一种有机负荷高、色度高、可生化降解性低的工业废水,量大、难处理,严重制约了酵母行业的清洁生产。本文首先研究了蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)异养-光自养偶联培养过程,在6天内可快速获得大量高密度种子液用于接种酵母废水;随后基于对酵母发酵废水性质的分析,考察蛋白核小球藻对高浓度废水的耐受能力,比较不同营养生长方式对废水净化效果的影响;然后系统研究活性炭预处理废水的优化条件,评价活性炭预处理对废水中蛋白核小球藻的生长和废水净化效果。主要研究结果如下:1.通过研究异养-光自养偶联培养过程发现,Basal培养基中葡萄糖浓度能显著影响异养阶段蛋白核小球藻的生长(p<0.05),而硝酸钠浓度对生长影响不显著。当葡萄糖浓度为50 g/L、硝酸钠浓度为3.75 g/L时,异养培养4天可获得最高生物量浓度高达21.31 g/L。对异养蛋白核小球藻进行光诱导培养,在光/暗周期中的黑暗阶段,随着初始细胞浓度增加,生物量损失越低;光诱导时硝酸钠浓度对蛋白核小球藻的生长没有影响,但对细胞内蛋白质和叶绿素含量有显著影响(p<0.05)。初始细胞密度11.09 g/L、硝酸钠浓度3.75 g/L时,6411 lux光诱导48 h可获得胞内最高蛋白质含量为54.10%、叶绿素含量3.14%,实现了蛋白质和叶绿素的同步积累。2.研究中分析了酵母发酵废水的性质,发现原废水中含有PO43ˉ、NH4+、Mg2+、Ca2+、K+,浓度分别为140.8 mg/L、455 mg/L、299 mg/L、827 mg/L和5044 mg/L,可供小球藻吸收利用;COD、TN、TP分别为2.24×104 mg/L、3.35×103 mg/L和284 mg/L,残余总糖6.80 g/L,属高浓度有机废水。研究表明,小球藻能耐受Basal培养基中浓度为70 g/L的蔗糖,灭菌后异养3天可获得最高生物量3.37 g/L,说明小球藻能利用酵母废水中的蔗糖。3.通过在酵母废水配置的Basal培养基中添加糖蜜(主要成分为30-40%的蔗糖)后提高废水浓度,并考察蛋白核小球藻对高浓度废水的耐受能力,发现在COD、TN、TP高达2.89×105 mg/L、1.39×104 mg/L、1.12×104 mg/L的酵母废水中获得的平均比生长速率和最高生物量浓度分别为0.43 d-1、1.95 g/L,说明小球藻在处理酵母废水方面有很好的应用潜能。在COD、TN、TP分别为2.24×104 mg/L、3.35×103 mg/L、2.84×102 mg/L的原废水中无菌、混合营养生长条件下,蛋白核小球藻能持续生长,培养6天后,获得的最高生物量和对废水COD、TN、TP的去除率都优于无菌、异养生长,分别为1.33 g/L、20.03%、21.28%、24.53%。4.用六种活性炭对酵母发酵废水进行吸附预处理研究其效果,发现活性炭200对酵母废水的预处理效果最优,随着活性炭剂量的增加,净化效果增强,但TP也随之增加。综合考虑成本和效果,采用3%活性炭200进行预处理。在酸性条件下(p H为3.0-6.0),活性炭200对废水COD、TN和色度的去除率优于中性条件和碱性条件(p H为7.0-12.0);在碱性条件下,几乎能完全去除酵母废水的TP。考虑到预处理后蛋白核小球藻的培养,选择使用p H 3.0进行预处理(原废水p H 4.35)。在以上最优条件下,活性炭200对酵母废水COD、TN和色度的去除率可分别达到54.50%、46.75%、98.96%,且TP的增加量较少(13.7%)。5.活性炭200预处理后的酵母发酵废水COD、TN、TP分别为1.16×104 mg/L、980 mg/L和305.2 mg/L,更适合蛋白核小球藻的生长,无菌、混合营养生长培养7天后可获得最高生物量浓度为2.29 g/L,COD、TN、TP的下降与小球藻的生长呈明显相关性。结合活性炭200预处理和蛋白核小球藻的混合营养生长,酵母发酵废水COD、TN、TP、色度的总去除率可分别达到87.82%、68.26%、78.57%和98.96%。