復(fù)合鐵酶促生物膜技術(shù)生物脫氮效能及微生物多樣性研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著國(guó)家污水治理決心及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，尤其是《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（即“水十條”）的頒布，使得已建成的諸多污水處理廠面臨著提標(biāo)改造的問(wèn)題，在污染物質(zhì)初級(jí)處理效果已非常好，CODCr等的去除已十分成熟的情況下，污水處理廠又面臨著新的要求，即對(duì)氮磷的進(jìn)一步去除。而且對(duì)水處理的關(guān)注已由城市延伸到小城鎮(zhèn)，小城鎮(zhèn)廢水的處理逐漸成為學(xué)者關(guān)注的研究方向，在此前提下，由本校自主研發(fā)的適合于小城鎮(zhèn)的耕作層下A/O土地處理系統(tǒng)得到了很好的推廣，

2、在推廣過(guò)程中也面臨著氮源污染物去除效果進(jìn)一步提升的問(wèn)題，如何在滿足其他污染物有效去除的前提下，以最經(jīng)濟(jì)合理的方式進(jìn)行氮源污染物的進(jìn)一步去除已成為一項(xiàng)重要的水處理課題。
　　目前廢水的脫氮方法主要有物化法和生物脫氮法，其在水處理脫氮方面均起到了非常重要的作用，但仍有進(jìn)一步挖掘的空間。人們通過(guò)多種途徑對(duì)應(yīng)用十分廣泛的生物脫氮法進(jìn)行探索，其中包括向反應(yīng)器內(nèi)加入某些金屬元素以促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)并提高其活性，強(qiáng)化對(duì)氮源污染物質(zhì)的去除。本實(shí)驗(yàn)方

3、法即是通過(guò)向裝置內(nèi)投加鐵元素，以改進(jìn)微生物的活性、多樣性及群落結(jié)構(gòu)等，從而改善其脫氮效果，有些學(xué)者已將這一方法應(yīng)用到活性污泥法中，并進(jìn)行了一系列的研究及嘗試，但在生物膜系統(tǒng)的研究較少。
　　耕作層下A/O土地處理系統(tǒng)以生物膜處理為核心，通過(guò)填料生物膜進(jìn)行污水的凈化，它對(duì)CODCr的去除率高且運(yùn)行穩(wěn)定，但在脫氮方面仍有一定的提升空間。本研究結(jié)合該處理系統(tǒng)，對(duì)其脫氮能力進(jìn)一步優(yōu)化，通過(guò)模擬耕作層下A/O土地處理系統(tǒng)生物膜處理段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

4、研究，以本校生活區(qū)所排污水為研究對(duì)象，在秋、冬兩季進(jìn)行常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)及微生物活性檢測(cè)，對(duì)比分析不同含鐵量的生物膜系統(tǒng)脫氮效果及水質(zhì)凈化情況，并通過(guò)其處理效果確定最優(yōu)投鐵量;繼而采用宏基因組測(cè)序技術(shù)對(duì)最優(yōu)投鐵量樣品及傳統(tǒng)生物膜樣品進(jìn)行檢測(cè)，從微生物多樣性角度進(jìn)行對(duì)比分析。
　　本研究所得結(jié)論如下：
　　(1)秋、冬兩季各復(fù)合鐵酶促生物膜系統(tǒng)的CODCr、氨氮、總氮的去除率均高于傳統(tǒng)生物膜，且投鐵量為生物膜重6％時(shí)各污染物處理效果

5、最好且最穩(wěn)定，與傳統(tǒng)生物膜相比，其CODCr去除率提高量分別為9.9％、11.3％，氨氮去除率提高量分別為14.8％、22.1％，總氮去除率提高量分別為30.2％、33.7％;秋、冬兩季各復(fù)合鐵酶促生物膜系統(tǒng)的脫氫酶活性、電子傳遞體系活性均高于傳統(tǒng)生物膜，當(dāng)投鐵量為生物膜重的6％時(shí)生物膜活性最高，與傳統(tǒng)生物膜相比，其脫氫酶活性提高量分別為38.7％、57.1％，電子傳遞體系活性提高量分別為42.9％、57.9％。
　　(2)冬季低

6、溫時(shí)各生物膜系統(tǒng)脫氮及水質(zhì)凈化效果均比秋季差，但加鐵后其效果明顯增強(qiáng)，冬季各復(fù)合鐵酶促生物膜系統(tǒng)各污染物去除率提高量均高于秋季，由此可見，在低溫條件下復(fù)合鐵酶促生物膜具有較好的抗低溫硝化能力及水質(zhì)凈化能力。
　　(3)通過(guò)宏基因組檢測(cè)知，秋、冬兩季中加鐵量6％的復(fù)合鐵酶促生物膜樣品和未加鐵的傳統(tǒng)生物膜樣品的微生物群類、物種豐度、群落結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢(shì)菌屬均有很大差異。兩季節(jié)中6％的復(fù)合鐵酶促生物膜物種分配均勻、群落多樣性較高;兩季節(jié)中6％

7、復(fù)合鐵酶促生物膜除與傳統(tǒng)生物膜具有相同的優(yōu)勢(shì)菌門外，均有各自占比較大或獨(dú)有的具有脫氮功能的微生物，說(shuō)明復(fù)合鐵的加入改變了生物膜微生物的種群結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了某些脫氮菌的活性，使其新陳代謝加快，并迅速生長(zhǎng)繁殖，從而使6％復(fù)合鐵酶促生物膜系統(tǒng)獲得了更高且更穩(wěn)定的脫氮效率。
　　(4)冬季兩生物膜樣品中物種豐度差異的門比秋季稍多，說(shuō)明鐵的加入對(duì)冬季低溫時(shí)生物膜微生物的影響更有利。
　　本研究以耕作層下A/O土地處理系統(tǒng)為切入點(diǎn)，表明了復(fù)