肉类加工废水；利用莱姆纳藻（Lemna minor L.）将环境负担转化为新的资源

《Frontiers in Environmental Science》：Meat processing wastewater; the use of Lemna minor L. to convert an environmental burden into a new resource

　　肉类加工废水（MPW）的氮磷去除及浮萍（Lemna minor）生长适应性研究。通过实验室及半户外循环系统试验，发现MPW经初步和二级处理后，浮萍在pH 4.5或7.8条件下均能快速生长（RGR 0.34-0.39 d?1），有效去除氮（353 mg m?2d?1）和磷（107 mg m?2d?1），3天即可达标排放。但长期（>6天）培养导致盐分积累，需定期更换介质。该系统符合循环经济原则，浮萍生物质可转化为饲料、燃料或肥料，但需进一步验证营养价值和安全性，并优化规模化应用。

　　肉制品加工业在生产过程中会产生大量肉制品加工废水（MPW），这种废水如果未经处理直接排放到自然环境中，可能会对生态系统造成严重危害。因此，目前行业内普遍采用复杂的废水处理流程，以确保排放的废水达到一定的水质标准。然而，这种传统处理方式不仅成本高昂，而且往往未能有效回收废水中的有价值资源。近年来，随着对可持续发展和循环经济理念的重视，越来越多的研究开始关注如何将废水中的营养物质重新利用，以减少环境负担并提升资源利用率。在这一背景下，浮萍（特别是小球藻属植物* Lemna minor*）因其快速生长特性和对营养物质的高效吸收能力，被认为是一种具有潜力的废水处理植物。

本研究旨在探讨* Lemna minor*是否能够在经过初级和二级处理的MPW中生长，并评估其对氮和磷的去除能力。通过小规模实验室实验和半户外循环系统的试验，研究发现MPW在经过处理后，仍然可以作为浮萍生长的适宜介质。实验过程中，MPW的物理化学特性被分析，结果显示其含有适量的有机物、悬浮固体、植物营养素、油和油脂，以及一定的微生物含量。虽然未经处理的MPW对环境有害，但经过处理后的MPW，其BOD和COD含量已显著降低，同时仍保留了较高的氮和磷浓度，这使得其成为浮萍生长的理想环境。

在小规模实验中，研究人员使用不同浓度的MPW（25%、50%和100%）进行培养，并通过调整pH值（4.5或7.8）来观察浮萍的生长情况。实验结果显示，无论MPW浓度如何变化，浮萍的相对生长率（RGR）与在优化的Hutner培养基上的生长率相当，表明MPW在适当处理后可作为浮萍的生长介质。然而，在长期培养（超过6天）的情况下，盐度问题开始显现，这可能会影响浮萍的生长。相比之下，短期（3天）的处理已足以使MPW达到排放标准，而不会导致盐度积累。这一发现为开发基于浮萍的废水处理系统提供了重要的理论依据。

浮萍的生长不仅有助于废水的净化，还能有效去除其中的氮和磷。实验数据显示，浮萍在3天内即可去除约353毫克/平方米/天的氮和107毫克/平方米/天的磷，这些去除率与文献中报道的其他废水处理系统相当。氮和磷的去除主要通过浮萍的生物吸收作用实现，而这些营养物质在后续的农业和饲料领域具有较高的利用价值。此外，浮萍生物质中含有丰富的蛋白质（可达干重的40%）和微量元素，使其成为潜在的动物饲料、生物燃料或肥料资源。这不仅有助于资源的循环利用，还能减少对不可再生资源的依赖，符合循环经济的核心理念。

尽管浮萍在处理MPW方面展现出良好的潜力，但其应用仍面临一些挑战。首先，废水中的盐分（如钠和氯）在长期处理过程中可能会逐渐积累，导致盐度问题，这可能影响浮萍的生长和营养吸收效率。因此，在实际应用中，需要定期更换处理介质，以避免盐度对系统的负面影响。其次，废水中的其他潜在污染物，如重金属、农药、药物残留和病原体，可能会影响浮萍的健康和安全性，因此在将浮萍生物质用于饲料或肥料前，必须进行严格的检测和评估。此外，不同季节和气候条件对浮萍生长和营养去除效率可能产生影响，因此在扩大应用规模时，需要考虑这些因素，并优化处理系统的运行参数。

在实验过程中，研究人员还观察到浮萍在不同pH条件下的生长表现。当pH值保持在4.5时，浮萍的生长更为旺盛，这可能与其对营养物质的吸收能力有关。然而，pH值的升高也可能导致某些营养物质的释放或吸收效率下降，从而影响废水的净化效果。因此，如何在实际应用中有效调控pH值，以最大化浮萍的营养去除能力，是未来研究的重要方向之一。

此外，研究还发现，在半户外循环系统中，浮萍的生长和营养去除能力在前6天表现良好，但随后由于盐度和pH值的上升，其去除效率开始下降。这一现象表明，虽然短期处理（3天）可以有效降低废水中的氮和磷含量，达到排放标准，但长期运行仍需关注盐度问题，并采取相应的措施。例如，可以通过定期更换处理介质、优化循环系统的设计、或引入其他植物种类来平衡营养物质的吸收和盐分的去除。

总体而言，本研究的结果表明，浮萍可以作为一种有效的生物修复工具，用于处理经过初级和二级处理的MPW。通过短期处理，浮萍能够高效去除氮和磷，使其达到排放标准，同时保留这些营养物质，为农业和饲料行业提供有价值的资源。这一方法不仅有助于减少环境负担，还能推动肉类加工业向更加可持续的方向发展。然而，要实现这一技术的广泛应用，还需要进一步研究其在实际工业条件下的可行性，包括对盐度、季节性变化、经济成本、社会接受度以及法规和卫生标准等方面的考量。

未来的研究应重点关注如何在实际工业环境中扩大浮萍的废水处理规模，并探索其在不同条件下的优化策略。例如，可以通过调整废水的成分，如去除某些特定的废水来源，来提高处理效率。此外，还需进一步评估浮萍生物质的营养价值，特别是其淀粉和蛋白质含量，以确定其在饲料和肥料中的应用潜力。同时，确保浮萍在生长过程中不会积累有害物质，是实现其安全利用的关键。最后，还需结合经济分析，评估浮萍处理系统的成本效益，以推动其在更大范围内的应用。这些研究将有助于构建一个更加环保、高效的肉类加工业废水处理体系，为实现可持续发展目标提供有力支持。