生物強化技術(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)實現(xiàn)生物強化技術(shù)，對湖水中的土著微生物進行有效富集，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、有機物、藻毒素等污染物，進一步修復(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，進入試驗池，考察不同人

2、工載體密度、不同停留時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間；通過對人工載體生物特性的分析，對人工載體進行有效的改進；對藻毒素、持久性有機污染物(POPs)等微量有機物進行了降解實驗；利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)探索了生物強化系統(tǒng)中微生物學(xué)特性；并運用該技術(shù)構(gòu)建新型生態(tài)系統(tǒng)作了系列研究。結(jié)果表明，利用生物強化技術(shù)進行水源地水質(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，濁度、總氮、氨氮、總磷、有機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％。當水力停留時間從3d、5d增加到7d時，考察生物強化技術(shù)對濁度、氮、磷、有機物、藻類的去除效果。隨著水力停留時間的延長，這些污染物指標的平均去除率得到顯著提高。增加水流速度對TN、NH3-N、TP的去除有一定的促進作用，而對

4、CODMn、UV254、TOC、DOC等有機物的去除收效甚微。 對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，對人工載體ACP和PM作了進一步改進后，得到改進后的組合人工載體，微生物

5、試驗表明，改進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前提高了20％～40％。 污染物去除效果方面，當改進后組合人工載體的密度為13.1％、水力停留時間為7d的條件下，改進后的組合人工載體對濁度、TN、TP、CODMn、Chl-α的平均去除率達到了最高，分別為87.07％、41.14％、70.42％、32.38％、80.82％。與改進前兩種人工載體各自對水體中污染物的去除效果比較，改進后的組合人工載體進一步改善了

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

7、其中，原水檢測中出的硝基苯、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)量標準》(GB8383-2002)中各自的限值標準，表明原水未受到這幾種有機物的污染。 當改進后組合人工載體的密度為13.1％時，考察不同水力停留時間對特定有機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、隨著水力停留時間的延長，微量有機物的降解效果得以提高。 對動態(tài)降解試驗池中的特定有機物的降解菌進行分離、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.)，對各自的降解菌的降解特性顯示，降解特性滿足一級反應(yīng)動力學(xué)模型。

9、 對改進后組合人工載體的試驗池中取樣觀察生物富集特性，對浮游動物考察結(jié)果表明，試驗池中原生動物、甲殼類浮游動物、輪蟲類浮游動物的數(shù)量和種類比試驗對照池，都有很大程度的提高，對浮游動物的富集效果明顯增強。對浮游植物的考察結(jié)果顯示，改進后的組合人工載體在優(yōu)化浮游植物種群的同時，提高了浮游植物多樣性、減少了浮游植物的生物量，對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

10、菌的富集特性，改進后的組合人工載體上富集的細菌總數(shù)比湖水中的細菌總數(shù)高出了8～9個數(shù)量級，利用PCR檢測技術(shù)，從溶藻試驗中培養(yǎng)、分離、鑒定得到一株溶藻細菌，屬于假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)，對其溶藻效果和溶藻方式進行了探討，其富集性能的考察表明，假單胞菌的平均豐度能達到2.0％。通過雜交反應(yīng)，熒光鏡檢，對硝化細菌和反硝化細菌的富集特性觀察，經(jīng)過生物強化技術(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個數(shù)量級，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個數(shù)量級，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；反硝化細菌的數(shù)量為4.5×108cells/g，下層比上層和中層的反硝化細菌的數(shù)量要高。 利用改進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、蝦引入到改進后的組合人工載體系統(tǒng)中。在改進后的組合人工載體的密度為4.3％的條件下，通過試驗證明，新型生態(tài)系