環(huán)境污染與資源短缺是當(dāng)今世界亟需解決的兩大難題。傳統(tǒng)的活性污泥法在廢水處理過程中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，而且曝氣所帶來的高能耗問題也限制了該工藝的進(jìn)一步發(fā)展。一些新興的廢水處理工藝，如短程硝化反硝化工藝、厭氧氨氧化工藝、全程自養(yǎng)脫氮工藝等，雖然可以節(jié)省曝氣量、減少碳源投加量，實(shí)現(xiàn)廢水的高效低耗處理，但仍無法有效回收廢水中的資源性物質(zhì)，造成了資源的浪費(fèi)。

自1960年，光合細(xì)菌首次被應(yīng)用于處理高濃度有機(jī)廢水后，這一新型廢水處理技術(shù)在幾十年間得到了迅猛發(fā)展，目前已經(jīng)在食品加工廢水、淀粉發(fā)酵廢水、合成蛋白胨廢水等多種工業(yè)廢水中取得了較好的處理效果。相較于其他廢水處理微生物（氨氧化細(xì)菌、亞硝酸鹽氧化菌、反硝化細(xì)菌、聚磷菌等），光合細(xì)菌在處理廢水時(shí)不僅可以實(shí)現(xiàn)碳、氮、磷的同步去除，而且可以通過自身代謝合成類胡蘿卜素、菌綠素、蛋白質(zhì)、5-氨基乙酰丙酸等高價(jià)值資源物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)廢水的高效處理和物質(zhì)資源化再生的雙重目的。但目前有關(guān)利用光合細(xì)菌對廢水進(jìn)行資源化處理的研究綜述較少，限制了該技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，因此有必要總結(jié)相關(guān)研究進(jìn)展，以期為該技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用提供借鑒。

1、光合細(xì)菌的分類及其廢水資源化再利用

光合細(xì)菌是一類以光作為能源，在光照厭氧或黑暗好氧條件下利用有機(jī)物、硫化物、氨等作為供氫體兼碳源進(jìn)行光合作用的微生物。其分布廣泛，不僅存在于自然界的土壤、湖泊、海洋中，而且在人工污水處理系統(tǒng)中也有分布。根據(jù)自身的生存環(huán)境及代謝特點(diǎn)，可將光合細(xì)菌分為紫色硫細(xì)菌、紫色非硫細(xì)菌、綠色硫細(xì)菌和綠色非硫細(xì)菌四類，具體如圖1所示。其中，紫色非硫細(xì)菌因其對污染物具有較好的降解效果，是目前廢水處理中應(yīng)用最廣泛的光合細(xì)菌。

隨著廢水排放量的增加及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，通過合適的處理方法將廢水中的資源、能源回收后再利用的想法逐漸受到青睞。相較于其他廢水處理微生物，光合細(xì)菌自身含有極高的類胡蘿卜素、菌綠素、蛋白質(zhì)、5-氨基乙酰丙酸等高價(jià)值物質(zhì)。這些物質(zhì)在食品加工、醫(yī)療保健、日用化妝、農(nóng)藥殺蟲等方面具有極高的需求量。

基于光合細(xì)菌的這一特點(diǎn)，人們提出了利用光合細(xì)菌替代傳統(tǒng)污水處理廠的生化處理部分，將廢水達(dá)標(biāo)化處理轉(zhuǎn)變?yōu)閺U水資源化處理（見圖2）。如圖2所示，廢水經(jīng)光合細(xì)菌處理后達(dá)標(biāo)排放，通過合適的分離技術(shù)將光合細(xì)菌進(jìn)行收集獲得菌體，之后通過不同的提純技術(shù)分別回收類胡蘿卜素、菌綠素和5-氨基乙酰丙酸等高價(jià)值資源物質(zhì)，并將其分別應(yīng)用于醫(yī)療保健、畜禽飼料、食品加工等不同產(chǎn)品中，最終實(shí)現(xiàn)廢水合理處置和物質(zhì)循環(huán)利用的雙重目的。

2、光合細(xì)菌廢水資源化處理特點(diǎn)及調(diào)控因素

2.1 光合細(xì)菌廢水資源化處理特點(diǎn)

光合細(xì)菌廢水處理技術(shù)作為一種新型廢水資源化再生技術(shù)，目前已有較多案例研究（見表1），菌種大多為沼澤紅假單胞菌（Rhodopseudomonaspalustris）、球形紅假單胞菌（Rhodobactersphaeroides）、外硫紅螺菌（Ectothiorhodospira），這幾種光合細(xì)菌的底物利用范圍較廣，可利用乙醇、低級(jí)脂肪酸、分子氫等作為光合作用的電子供體，對外界不良環(huán)境具有較好的抵抗能力，且自身富含多糖類、聚-β-羧基丁酸鹽等物質(zhì)，因而可以進(jìn)行后續(xù)資源物質(zhì)的提取回收。光合細(xì)菌處理的廢水大多為有機(jī)無毒廢水，如大豆廢水、食品加工廢水、制糖廢水等，這些廢水中含有大量的碳、氮、磷等營養(yǎng)性元素，有利于光合細(xì)菌的生長代謝。廢水的COD去除率和高價(jià)值資源物質(zhì)產(chǎn)量因廢水種類、光合細(xì)菌種類及環(huán)境條件的差異而有所不同，但普遍表現(xiàn)為大豆廢水和制糖廢水的物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率較高，其原因可能是由于這兩種廢水的營養(yǎng)物質(zhì)含量比較充足，適合光合細(xì)菌的生長。

光合細(xì)菌廢水資源化技術(shù)從本質(zhì)上講，屬于生物轉(zhuǎn)化技術(shù)。這一技術(shù)將有機(jī)無毒廢水作為生長培養(yǎng)基，在不同光氧條件下借助光合細(xì)菌的代謝將廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)值資源物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化再生。光合細(xì)菌在不同光氧條件下的物質(zhì)能量代謝途徑如圖3所示。

如圖3所示，在黑暗好氧條件下，光合細(xì)菌通過底物水平磷酸化和氧化磷酸化獲得能量，有機(jī)物通過糖酵解途徑和ED途徑被分解為中間代謝產(chǎn)物，并進(jìn)入三羧酸循環(huán)，以氧氣作為最終電子受體，有機(jī)物被轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砑?xì)胞物質(zhì)和CO2。在光照厭氧條件下，光合細(xì)菌通過光合磷酸化和底物水平磷酸化獲得能量，利用廢水中的硫化物、H2或小分子有機(jī)物作為電子供體，以中間代謝產(chǎn)物為最終電子受體，合成自身細(xì)胞中的高價(jià)值資源物質(zhì)。在光照好氧條件下，光合細(xì)菌同時(shí)發(fā)生光合磷酸化和氧化磷酸化兩種代謝模式，兩種代謝途徑共用輔酶Q、細(xì)胞色素bc1復(fù)合物和細(xì)胞色素c2。

相較于傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝，光合細(xì)菌廢水資源化技術(shù)不僅可以避免大量剩余污泥的產(chǎn)生，而且可以回收得到類胡蘿卜素、菌綠素、5-氨基乙酰丙酸等高價(jià)值資源物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)利用。考慮到實(shí)際操作中廢水處理效率和物質(zhì)回收率的需要，許多研究人員根據(jù)光合細(xì)菌獨(dú)特的生理代謝模式，通過改變環(huán)境因素來調(diào)控光合細(xì)菌在廢水處理過程中的物質(zhì)和能量代謝途徑，從而使其消耗更多的污染物和產(chǎn)生更多的特定目標(biāo)產(chǎn)物，以獲得較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.2 調(diào)控因素

2.2.1 光照

光照作為光合細(xì)菌最為重要的能量來源，在光合細(xì)菌的生長、繁殖、代謝等方面發(fā)揮著重要的作用。不同的光照參數(shù)（如光源、光暗比、光照度等）通過影響光合細(xì)菌的光合磷酸化過程，對廢水的去除率和高價(jià)值資源物質(zhì)的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。光合細(xì)菌體內(nèi)含有多種光合色素，不同種類的光合色素對光的吸收波長各不一致。Zhou等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光源為紅光（650nm）時(shí)，光合細(xì)菌具有最高的生物量（2580mg/L）和COD去除率（88.6%）。但也有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光源為藍(lán)光（470nm）時(shí)，光合細(xì)菌具有最高的生物量（2.5g/L），并且在此條件下類胡蘿卜素的產(chǎn)量也達(dá)到最高（1782μg/g）。更進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，無論在何種波長下，類胡蘿卜素的含量都明顯高于菌綠素。這可能是由于類胡蘿卜素吸收波長較寬，不僅可以吸收波長為450~550nm的光，還可以吸收部分可見光；而菌綠素的吸收波長較短，僅為715~1050nm。

光照度作為另一個(gè)重要的產(chǎn)能代謝調(diào)控參數(shù)，也影響著光合細(xì)菌廢水資源化的效率。

光合細(xì)菌主要通過菌綠素、類胡蘿卜素等光合色素來捕獲光能，并將其轉(zhuǎn)化為電子進(jìn)行光合磷酸化作用，從而利用廢水中的碳、氮、磷等元素合成高價(jià)值資源物質(zhì)。而光照度可以調(diào)控光合基因（bchF、bchC、bchE、crtA、pufB、puc1B）的表達(dá)，進(jìn)而影響菌綠素、類胡蘿卜素、細(xì)胞色素f等光合色素的合成，最終對光合細(xì)菌生理代謝活動(dòng)速率產(chǎn)生干擾。當(dāng)光照度在一定范圍（1668~8340lx）時(shí)，光合基因的表達(dá)量隨光照度的增加而增大，生物量和類蘿卜素產(chǎn)量也隨之增加。當(dāng)光照度達(dá)到8340lx時(shí)，生物量和類胡蘿卜素的產(chǎn)量達(dá)到最高值，分別為2.68g/L和1.70mg/g。但當(dāng)光照度過高（10008lx）時(shí)，光照會(huì)抑制光合基因的表達(dá)，甚至破壞光合基因的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致光合細(xì)菌的生理代謝活動(dòng)受到抑制，進(jìn)而抑制生物量和類胡蘿卜素的合成。Zhou等研究發(fā)現(xiàn)，不同的光照度會(huì)對物質(zhì)資源化效果產(chǎn)生很大影響，2000lx是光合細(xì)菌生物量回收和COD去除的最佳光強(qiáng)，相應(yīng)值分別為2645mg/L和94.7%，光合細(xì)菌在8000lx下具有類胡蘿卜素的最高產(chǎn)量（1.455mg/L）。

除光源和光照度外，光照周期對光合細(xì)菌廢水資源化過程也具有重要影響。一般的研究大多采用連續(xù)光照策略，但Zhi等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光照周期控制為24h光照/24h黑暗時(shí)，光合細(xì)菌廢水處理獲得了最高的氨氮去除率和生物量濃度，而在3h光照/3h黑暗的循環(huán)下獲得了最高濃度的蛋白質(zhì)（826.73mg/g）和輔酶Q10（88.8mg/g），但光照周期不會(huì)對COD和TP的去除率產(chǎn)生影響。

2.2.2 溶解氧

溶解氧作為廢水處理中的重要參數(shù)，可以調(diào)控光合基因的表達(dá)和某些產(chǎn)能代謝關(guān)鍵酶的活性，進(jìn)而對廢水處理效果和光合細(xì)菌資源化產(chǎn)率產(chǎn)生重要影響。光合細(xì)菌以氧氣作為電子受體，通過氧化磷酸化作用將廢水中的有機(jī)物一部分分解轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>CO2排放到大氣中，另一部分用于合成自身細(xì)胞物質(zhì)。研究表明，在一定范圍內(nèi)增大溶解氧的濃度，丙酮酸激酶、磷酸果糖激酶等光合細(xì)菌產(chǎn)能代謝關(guān)鍵酶的活性隨之增加，其對廢水處理的效率和資源化產(chǎn)率也隨之增加，但過高的溶解氧濃度會(huì)抑制核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶的活性，進(jìn)而使光合細(xì)菌的生理代謝活動(dòng)受到抑制。Meng等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光合細(xì)菌以氧氣作為電子供體并通過氧化磷酸化獲取能量時(shí)，其最佳DO為4~8mg/L，在此條件下COD和氨氮的去除率可分別達(dá)到93%和83%，其生物量可達(dá)到1645mg/L。考慮到實(shí)際運(yùn)營中曝氣成本會(huì)占污水處理廠運(yùn)營成本的45%~75%，因而建議DO濃度保持在1~2mg/L。

2.2.3 化學(xué)促進(jìn)劑

研究發(fā)現(xiàn)，除直接通過調(diào)控外界光氧環(huán)境以調(diào)控物質(zhì)代謝流和能量流外，還可通過添加某些外源促進(jìn)劑以增強(qiáng)光合細(xì)菌代謝和增殖速率。Wu等研究發(fā)現(xiàn)，Fe2+可以構(gòu)成脫氫酶的活性中心，因此適當(dāng)添加Fe2+可以通過上調(diào)脫氫酶的活性來提高能量的產(chǎn)生，當(dāng)添加量為20mg/L時(shí)，光合細(xì)菌的生物量產(chǎn)量和COD去除率均可以達(dá)到最高值，分別為4800.9mg/L和93.4%。Liu等研究發(fā)現(xiàn)，添加Fe2+可以提高光合細(xì)菌nif基因的表達(dá)，促進(jìn)ATP的產(chǎn)生，進(jìn)而提高細(xì)胞生長和5-氨基乙酰丙酸的合成。Liu等研究發(fā)現(xiàn)，添加Mg2+離子可以促進(jìn)某些關(guān)鍵酶（脫氫酶、固氮酶）的活性，進(jìn)而提高光合細(xì)菌對廢水的處理效果及資源回收率。除微量元素外，添加植物激素也會(huì)刺激光合細(xì)菌的生長，提高其代謝活性。琥珀酸、三十烷醇、赤霉素等植物激素可以提高光合細(xì)菌產(chǎn)能代謝過程中菌綠素、類胡蘿卜素及ATP的產(chǎn)量，進(jìn)而提高菌體產(chǎn)量和有機(jī)物去除率。此外，Tian等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向光合細(xì)菌培養(yǎng)液中添加20%的煙草水解質(zhì)進(jìn)行產(chǎn)物水解時(shí)，輔酶Q10的產(chǎn)率提高了108.2%。

2.2.4 其他方法

除以上幾種方法外，研究發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度短時(shí)間的超聲也可以促進(jìn)光合細(xì)菌的生長，這一現(xiàn)象可能是由于超聲刺激提高了光合細(xì)菌脫氫酶的活性，使得細(xì)胞代謝活動(dòng)加快而引發(fā)細(xì)胞產(chǎn)率提高。但同時(shí)應(yīng)注意的是，超聲刺激的強(qiáng)度和時(shí)間不應(yīng)過長，否則會(huì)對細(xì)胞造成破壞。此外，Wang等研究發(fā)現(xiàn)，高鹽分條件也會(huì)刺激光合細(xì)菌脫氫酶活性的增強(qiáng)，提高細(xì)胞代謝活性，同時(shí)也會(huì)刺激光合細(xì)菌產(chǎn)生更多的菌綠素和類胡蘿卜素。

3、光合細(xì)菌廢水生物處理反應(yīng)器

3.1 光合序批式反應(yīng)器

光合序批式反應(yīng)器操作模式靈活、可以設(shè)置多相厭氧和好氧狀態(tài)，能夠滿足廢水處理的不同要求，因而在光合微生物的廢水處理中具有廣泛的應(yīng)用。Chitapornpan等利用光合序批式反應(yīng)器處理食品加工廢水，COD去除率達(dá)到73%，生物量可達(dá)到0.53gSS/gBOD，并且通過回收得到了較高產(chǎn)量的菌綠素和類胡蘿卜素。光合序批式反應(yīng)器由于構(gòu)造簡單、操作靈活，因而目前廣泛應(yīng)用于多種研究。但由于光合細(xì)菌沉淀性較差，難以與水分離，因此容易發(fā)生流失問題，需在光合序批式反應(yīng)器后接入分離裝置，以截留光合細(xì)菌。此外，為了保證光合細(xì)菌正常生長的需要，反應(yīng)器多采用聚乙烯透明材料制成，使其具有良好的透光性。但考慮到在實(shí)際操作中存在的光路過長、內(nèi)部光照不夠的問題，目前也有學(xué)者提出在內(nèi)部增加光纖以照亮反應(yīng)器、優(yōu)化光分布的策略。

3.2 平板型光生物反應(yīng)器

平板型光生物反應(yīng)器易于設(shè)計(jì)，通過改變厚度可以解決序批式反應(yīng)器中存在的內(nèi)部光照度不足的問題。Hülsen等利用浸沒式平板反應(yīng)器培養(yǎng)光合細(xì)菌，并用來處理畜禽廢水，COD去除率達(dá)到90%，回收得到190kg/m3的蛋白質(zhì)。Prachanurak等利用平板型反應(yīng)器處理淀粉廢水，COD去除率達(dá)到88%，菌綠素和類胡蘿卜素含量分別為1.13μmol/gVSS、0.60mg/gVSS。與其他光生物反應(yīng)器相比，平板光生物反應(yīng)器被認(rèn)為更經(jīng)濟(jì)。平板型光生物反應(yīng)器難以按比例放大至幾升的體積，但可通過改變布局，使其呈階梯狀分布，以提高廢水的處理效率和高價(jià)值資源物質(zhì)的產(chǎn)率。

3.3 光合細(xì)菌-膜生物反應(yīng)器

由于光合細(xì)菌自身體積較小、細(xì)胞表面帶負(fù)電荷、分泌的胞外聚合物較少，導(dǎo)致其難以自我絮凝分離。與之相對應(yīng)的是，膜生物反應(yīng)器由于具有良好的固液分離性能，因而特別適用于光合細(xì)菌從廢水中分離和回收。此外，與其他方法相比，光合細(xì)菌-膜生物反應(yīng)器具有操作簡便、生物量回收率高和出水性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。Lu等利用光合細(xì)菌膜生物反應(yīng)器處理啤酒廢水，COD去除率超過97%，生物量產(chǎn)率可達(dá)到483.5mg/（L·d），并且成功從廢水中回收分離出蛋白質(zhì)、多糖、類胡蘿卜素等高價(jià)值資源物質(zhì)。光合細(xì)菌-膜生物反應(yīng)器作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的反應(yīng)器，目前正在逐漸成為光合細(xì)菌廢水生物處理反應(yīng)器的主流。然而，實(shí)際運(yùn)行中卻發(fā)現(xiàn)，該反應(yīng)器在運(yùn)行較長時(shí)間后容易出現(xiàn)膜污染阻塞問題。因此，尋找有效的方法來消除膜污染問題，同時(shí)提高生物量的回收率，仍然是這一技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用亟需解決的問題。

4、光合細(xì)菌回收并提取高價(jià)值資源物質(zhì)

4.1 類胡蘿卜素和菌綠素的提取

目前，類胡蘿卜素和菌綠素的提取多采用有機(jī)溶劑提取法，如單純的丙酮、甲醇、氯仿、己烷、乙醚等，也有將多種溶劑組合起來使用。Liu等利用HCl和丙酮從光合細(xì)菌菌體中成功提取出了類胡蘿卜素。Zhou等采用甲醇和丙酮從光合細(xì)菌菌體中提取出類胡蘿卜素。Lu等采用甲醇和乙醚混合溶液從光合細(xì)菌菌體中提取得到菌綠素。研究表明，不同溶劑的適當(dāng)組合可以大幅增加光合色素的提取效率。

在提取方式上，傳統(tǒng)的光合色素大多在常壓下直接浸漬提取，提取效率主要取決于細(xì)胞壁的破壞程度，細(xì)胞壁的有效破壞可以促使溶劑進(jìn)入細(xì)胞溶解其中的類胡蘿卜素，從而使其產(chǎn)量提高8～10倍。為了提高提取效率，在直接浸漬提取方法的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了索氏提取、微波輔助萃取、超聲輔助提取、加速溶劑萃取、超臨界流體萃取等改進(jìn)方法，但是在使用這些方法時(shí)，需要對提取效率、使用成本及環(huán)境安全進(jìn)行綜合評(píng)估，以尋找最合適的方法。

4.2 5-氨基乙酰丙酸的提取

目前，有關(guān)利用光合細(xì)菌生產(chǎn)5-氨基乙酰丙酸的研究已趨于成熟，但相關(guān)分離方法則較少有報(bào)道，且大多集中于溶劑萃取法。Saikeur等利用乙酰丙酮溶劑成功從光合細(xì)菌菌體破碎液中萃取得到5-氨基乙酰丙酸。Nunkaew等采用乙酰丙酮/乙醇/水溶液成功從光合細(xì)菌菌體破碎液中萃取得到5-氨基乙酰丙酸。Zhi等采用乙酰丙酮和乙酸鈉混合溶液從光合細(xì)菌菌體破碎液中萃取得到了5-氨基乙酰丙酸。考慮到5-氨基乙酰丙酸的較高價(jià)值和廣泛用途，因此有必要加強(qiáng)對其分離方法的研究。

4.3 單細(xì)胞蛋白和多糖的提取

目前，有關(guān)單細(xì)胞蛋白的提取方法主要有膜分離方法和化學(xué)沉淀法兩種。Lo等通過使用截留分子質(zhì)量為30000u的聚砜膜，幾乎保留了廢水中的所有粗蛋白。Avula等采用超濾技術(shù)成功分離得到蛋白質(zhì)。通過膜分離方法得到的蛋白質(zhì)純度較高，但該方法由于膜易污染而導(dǎo)致處理費(fèi)用較高。此外，也有研究人員采用鹽析法獲得蛋白質(zhì)混合物之后再進(jìn)行分離。Zhi等將硫酸銨溶液與蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行混合，攪拌過夜后成功分離得到蛋白質(zhì)，但鹽析法的純度較低，需后續(xù)進(jìn)行提純處理。

在多糖提取方面，目前應(yīng)用最廣泛的方法是熱水法，即通過60℃以上的熱水提取數(shù)小時(shí)，大多數(shù)多糖可以穩(wěn)定地溶解于熱水中，因而可以獲得較完整的多糖物質(zhì)。考慮到一些酸性多糖或高分子多糖不易溶于熱水，它們在稀堿溶液中的溶解度通常比在熱水中大，有研究者在熱水法后采用NaOH溶液或Na2CO3溶液來進(jìn)一步提取多糖。此外，也有研究者將一定量的酶添加到提取系統(tǒng)，先使用熱水提取，然后使用酶提取，從而大大提高多糖產(chǎn)率。由于不同種類的多糖性質(zhì)差異較大，因此需根據(jù)目標(biāo)多糖的特性，選擇合適的提取方法。

5、結(jié)論與展望

近年來，廢水排放量持續(xù)增加，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的概念日益深入人心，光合細(xì)菌作為一種獨(dú)特的微生物，以其獨(dú)特的廢水資源化再生的特點(diǎn)，逐漸受到廣泛的關(guān)注。但在實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用中，仍存在以下不足有待解決：①光合細(xì)菌的資源化物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率較低。與通過合成生物學(xué)構(gòu)建的人工菌株相比，大多數(shù)的光合細(xì)菌對污染物的降解能力和高價(jià)值資源物質(zhì)的產(chǎn)量較差。②反應(yīng)器處理能力有限，運(yùn)行成本較高。目前光合細(xì)菌廢水資源化的研究仍限于采用人工光源、封閉式小型室內(nèi)反應(yīng)器，導(dǎo)致其僅能在小范圍內(nèi)處理廢水，且電力成本較高。③缺乏合適的分離提取技術(shù)，相較于其他傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)，光合細(xì)菌廢水資源化技術(shù)最大的優(yōu)勢在于可以獲得某些高價(jià)值資源物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)廢水資源化和物質(zhì)再利用。但是目前尚未有合適的分離提取技術(shù)以獲得高純度的產(chǎn)物。

針對以上幾個(gè)問題，應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究：①高效菌株的篩選和獲得。為提高資源化物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，有必要篩選可以高效降解污染物和資源物質(zhì)產(chǎn)率高的光合細(xì)菌，以提高廢水資源化處理效率。②新型光生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模戶外廢水處理，應(yīng)設(shè)計(jì)采用太陽光源的新型戶外開放式光生物反應(yīng)器，在強(qiáng)化處理能力的同時(shí)降低能耗。③高價(jià)值內(nèi)含物提取分離技術(shù)的研發(fā)。為實(shí)現(xiàn)廢水資源化和物質(zhì)再利用，有必要研發(fā)相應(yīng)的提取分離技術(shù)，以推動(dòng)高價(jià)值資源物質(zhì)的回收利用。（來源：南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院中加水與環(huán)境安全聯(lián)合研發(fā)中心，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所天津市工業(yè)生物系統(tǒng)與過程工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）