生物強(qiáng)化技術(shù)改善太湖梅梁灣水源地水質(zhì)的研究.pdf

1、利用兩種新型的人工載體ACP(Aaagular Cubic Polystyle)和PM(Polystyle Miture)實(shí)現(xiàn)生物強(qiáng)化技術(shù)，對(duì)湖水中的土著微生物進(jìn)行有效富集，構(gòu)建出豐富的生物相，通過人工載體表面上多種微生物的共同協(xié)同作用來去除去除氮磷、藻類、有機(jī)物、藻毒素等污染物，進(jìn)一步修復(fù)水源地生態(tài)系統(tǒng)，提高生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，最終達(dá)到持續(xù)改善水源地水質(zhì)的目的。論文通過中試與小試相結(jié)合的方式，引入太湖梅梁灣原水，進(jìn)入試驗(yàn)池，考察不同人

2、工載體密度、不同停留時(shí)間作用下的人工載體改善水質(zhì)效果情況，并確定了最佳的人工載體密度和停留時(shí)間；通過對(duì)人工載體生物特性的分析，對(duì)人工載體進(jìn)行有效的改進(jìn)；對(duì)藻毒素、持久性有機(jī)污染物(POPs)等微量有機(jī)物進(jìn)行了降解實(shí)驗(yàn)；利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)探索了生物強(qiáng)化系統(tǒng)中微生物學(xué)特性；并運(yùn)用該技術(shù)構(gòu)建新型生態(tài)系統(tǒng)作了系列研究。結(jié)果表明，利用生物強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行水源地水質(zhì)改善效果明顯，水源地生態(tài)系統(tǒng)得到一定程度的修復(fù)。 當(dāng)人工載體ACP和人工載

3、體PM的密度從7.8％、13.1％增加到18.2％時(shí)，濁度、總氮、氨氮、總磷、有機(jī)物的去除率有所增加，其中人工載體密度從7.8％增加到13.1％時(shí)污染物的平均“比去除率”高于人工載體密度從13.1％增加到18.2％。當(dāng)水力停留時(shí)間從3d、5d增加到7d時(shí)，考察生物強(qiáng)化技術(shù)對(duì)濁度、氮、磷、有機(jī)物、藻類的去除效果。隨著水力停留時(shí)間的延長，這些污染物指標(biāo)的平均去除率得到顯著提高。增加水流速度對(duì)TN、NH3-N、TP的去除有一定的促進(jìn)作用，而對(duì)

4、CODMn、UV254、TOC、DOC等有機(jī)物的去除收效甚微。 對(duì)人工載體上的生物膜厚度、生物膜重量、生物量、生物活性分析，結(jié)果表明：不同位置的生物分布大不相同，綜合比較結(jié)果，試驗(yàn)池橫向2～6m，縱向0～1.2m位置的人工載體相比較其它位置的人工載體，其生物分布較為豐富。 通過對(duì)人工載體ACP和PM的生物量和生物活性等人工載體表面的生物特性分析，對(duì)人工載體ACP和PM作了進(jìn)一步改進(jìn)后，得到改進(jìn)后的組合人工載體，微生物

5、試驗(yàn)表明，改進(jìn)后的組合人工載體在富集微生物的生物量和生物活性較未改進(jìn)前提高了20％～40％。 污染物去除效果方面，當(dāng)改進(jìn)后組合人工載體的密度為13.1％、水力停留時(shí)間為7d的條件下，改進(jìn)后的組合人工載體對(duì)濁度、TN、TP、CODMn、Chl-α的平均去除率達(dá)到了最高，分別為87.07％、41.14％、70.42％、32.38％、80.82％。與改進(jìn)前兩種人工載體各自對(duì)水體中污染物的去除效果比較，改進(jìn)后的組合人工載體進(jìn)一步改善了

6、水質(zhì)狀況。對(duì)水中微囊藻毒素的降解效果結(jié)果表明，TMC-LR的降解率達(dá)到了99.73％，TMC-RR的降解率達(dá)到了97.10％，EMC-RR的降解率達(dá)到了75.44％，對(duì)EMC-LR的降解率達(dá)到了100％，改進(jìn)后的組合人工載體對(duì)微囊藻毒素的降解效果顯著。 對(duì)POPs的降解試驗(yàn)表明，通過GC-MS分析水源地原水的有機(jī)物種類，共檢測(cè)出24種常見的有機(jī)物，經(jīng)過人工強(qiáng)化富集微生物處理后，GC-MS顯示，對(duì)總峰面積的去除率為66.57％。

7、其中，原水檢測(cè)中出的硝基苯、1，2，4-三氯苯、阿特拉津、鄰苯二甲酸二丁酯的濃度均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB8383-2002)中各自的限值標(biāo)準(zhǔn)，表明原水未受到這幾種有機(jī)物的污染。 當(dāng)改進(jìn)后組合人工載體的密度為13.1％時(shí)，考察不同水力停留時(shí)間對(duì)特定有機(jī)污染物的降解影響考察，7d后硝基苯的降解率接近100％：1，2，4-三氯苯的降解率為91.73％，阿特拉津的降解率為82.21％，鄰苯二甲酸二丁酯的降解率為90.56％。

8、隨著水力停留時(shí)間的延長，微量有機(jī)物的降解效果得以提高。 對(duì)動(dòng)態(tài)降解試驗(yàn)池中的特定有機(jī)物的降解菌進(jìn)行分離、培養(yǎng)、提純，挑選得到降解硝基苯的一菌株，經(jīng)鑒別為芽孢桿菌屬(Bacillus sp.)；得到降解阿特拉津一菌株，經(jīng)鑒別為假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)；得到降解鄰苯二甲酸二丁酯一菌株，經(jīng)鑒別為短桿菌屬(Brevibacterium sp.)，對(duì)各自的降解菌的降解特性顯示，降解特性滿足一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。

9、 對(duì)改進(jìn)后組合人工載體的試驗(yàn)池中取樣觀察生物富集特性，對(duì)浮游動(dòng)物考察結(jié)果表明，試驗(yàn)池中原生動(dòng)物、甲殼類浮游動(dòng)物、輪蟲類浮游動(dòng)物的數(shù)量和種類比試驗(yàn)對(duì)照池，都有很大程度的提高，對(duì)浮游動(dòng)物的富集效果明顯增強(qiáng)。對(duì)浮游植物的考察結(jié)果顯示，改進(jìn)后的組合人工載體在優(yōu)化浮游植物種群的同時(shí)，提高了浮游植物多樣性、減少了浮游植物的生物量，對(duì)有毒有害的微囊藻的生長有一定的抑制作用，微囊藻生物量能減少61.84％。 通過DAPI熒光染色法來研究總細(xì)

10、菌的富集特性，改進(jìn)后的組合人工載體上富集的細(xì)菌總數(shù)比湖水中的細(xì)菌總數(shù)高出了8～9個(gè)數(shù)量級(jí)，利用PCR檢測(cè)技術(shù)，從溶藻試驗(yàn)中培養(yǎng)、分離、鑒定得到一株溶藻細(xì)菌，屬于假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)，對(duì)其溶藻效果和溶藻方式進(jìn)行了探討，其富集性能的考察表明，假單胞菌的平均豐度能達(dá)到2.0％。通過雜交反應(yīng)，熒光鏡檢，對(duì)硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的富集特性觀察，經(jīng)過生物強(qiáng)化技術(shù)的有效富集，亞硝酸菌的數(shù)量有很大的提高，提高了近8個(gè)數(shù)量級(jí)，中層位

11、置上的亞硝酸菌的平均數(shù)量高于上層和下層位置上富集的平均數(shù)量；硝酸菌的數(shù)量有很大的提高，提高了約7～8個(gè)數(shù)量級(jí)，上層位置上的硝酸菌的平均數(shù)量高于中層和下層位置上富集的平均數(shù)量；反硝化細(xì)菌的數(shù)量為4.5×108cells/g，下層比上層和中層的反硝化細(xì)菌的數(shù)量要高。 利用改進(jìn)后的組合人工載體來構(gòu)建新型生態(tài)系統(tǒng)，把河蜆、鰱魚、蝦引入到改進(jìn)后的組合人工載體系統(tǒng)中。在改進(jìn)后的組合人工載體的密度為4.3％的條件下，通過試驗(yàn)證明，新型生態(tài)系