微生物復(fù)合及固定化處理景觀水體污染的研究.pdf

1、景觀水在城市建設(shè)中起著畫龍點睛的作用，但由于其水域面積小、流動性差和自凈能力不足等特點，更易產(chǎn)生富營養(yǎng)化等污染。目前普遍使用的景觀水處理方法是生物法，而微生物處理方法是當(dāng)前國內(nèi)外迅速興起的一種高效率、低成本的景觀水處理方法。已知枯草芽孢桿菌在好氧條件下可以將大分子有機(jī)物分解為簡單有機(jī)物為好氧反硝化細(xì)菌提供還原硝酸鹽所需的碳源和氮源，而光合細(xì)菌在厭氧條件下又可以將水中剩余的氨氮去除，所以本研究首先利用三種高效微生物進(jìn)行了分階段順序處理，為

2、進(jìn)一步提高污染物去除率，又將這三種菌復(fù)合固定化，從而探索了一種能有效用于微污染景觀水處理的方法。
　　本研究從自然環(huán)境中分離并篩選出能夠有效和針對性去除水體污染物的微生物，根據(jù)不同環(huán)境因素對去除能力的影響，確定了最優(yōu)環(huán)境條件;為了進(jìn)一步提高凈化效果，在好氧條件下接種枯草芽孢桿菌和好氧反硝化細(xì)菌，待水體中的大分子物質(zhì)降解后再于厭氧條件下加入光合細(xì)菌去除氨氮;然后將三種不同微生物進(jìn)行兩菌株和三菌株的組合，以探索復(fù)合微生物對實際景觀水體

3、污染物的去除效果。同時，為了延長微生物在污染物去除過程中的作用時間，并保持較高的降解活性，利用聚乙烯醇(PVA)和海藻酸鈉(SA)對微生物進(jìn)行了包埋固定化，將固定化后的好氧微生物小球投入采集的實際景觀水體中，振蕩培養(yǎng)一段時間后加入?yún)捬跷⑸镄∏蜢o置培養(yǎng)，以研究固定化微生物小球?qū)嶋H污染水體中污染物的去除作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴三種高效優(yōu)勢菌的篩選與菌種鑒定。從自然界中分離、篩選并經(jīng)分子生物學(xué)鑒定分析，確定三種高效優(yōu)勢菌分

4、別為:沼澤紅假單胞菌(Psb2)，施氏假單胞菌(D-3)和枯草芽孢桿菌(K-9)。⑵三種高效優(yōu)勢菌對模擬水體污染物的去除效果。菌株P(guān)sb2對五種不同景觀水體中氨氮的去除率在35％-95.88％之間，說明Psb2能夠高效去除景觀水體中的氨氮。菌株D-3接種至反硝化性能測定培養(yǎng)基中，培養(yǎng)5天后，總氮濃度由124.15 mg·L-1降至55.39mg·L-1，去除率為55.4％;而硝酸鹽濃度由120.15mg·L-1降至2.67mg·L-1，

5、去除率達(dá)97.78％;亞硝酸鹽濃度呈現(xiàn)“先升高，后降低”的趨勢，但始終處在較低水平。菌株K-9接種至模擬微污染水體，培養(yǎng)7d后，有機(jī)物濃度由300.21mg· L-1降至32.0mg· L-1，去除率達(dá)89.3％;總氮濃度由15.04mg·L-1降至12.42mg·L-1;而硝酸鹽濃度由5.11mg·L-1降低到2.99mg·L-1，去除率為41.5％;亞硝酸鹽濃度始終維持在較低水平。⑶不同環(huán)境因素對好氧反硝化作用的影響。不同碳源、接種

6、量、初始pH、碳氮比(C/N)、轉(zhuǎn)速以及溫度等對菌株D-3的生長和反硝化能力均有顯著影響。結(jié)果表明:菌株D-3反硝化能力最強(qiáng)時的接種量為1％(V/V)，最佳初始pH值為7.0，最佳碳源為丁二酸鈉，最佳C/N為12，總氮和硝酸鹽去除率最大時的轉(zhuǎn)速為120rpm，最佳溫度為30℃。⑷復(fù)合微生物對實際景觀水體污染物的去除效果。將三株優(yōu)勢菌進(jìn)行單菌株(Psb2，D-3，K-9)、兩菌株(P+K，D+K，D+P)、三菌株(P+D+K)組合，先將D

7、-3、K-9以及不含Psb2的組合投加到采集的實際水樣中振蕩培養(yǎng)，Psb2靜止光照培養(yǎng)，三天后在上述組合中加入Psb2，繼續(xù)光照靜止培養(yǎng)3天后測定污染物含量，結(jié)果表明:復(fù)合菌株處理后的總氮(TN)濃度低于單菌株處理且顯著低于對照濃度，單菌株對實際水體中總磷(TP)和硝酸鹽(NO3-)的去除無顯著影響，但經(jīng)復(fù)合后對TP的去除率顯著增加;菌株K-9對亞硝酸鹽(NO2-)幾乎無去除，而組合P+D+K的去除率明顯高于其它組合;無論是單菌株還是組

8、合菌株對氨氮(NH4+)的去除效果都較好，而對有機(jī)物(COD)的降解都不高，總之，組合后的菌株對水體六種污染物的去除效果顯著優(yōu)于單菌株。⑸固定化微生物對實際景觀水體污染物的去除效果。實驗結(jié)果表明固定化小球最佳成分配比為:聚乙烯醇(PVA)濃度10％（m/v），海藻酸鈉(SA)濃度3％（m/v），CaCl2濃度2％(m/v)。取1mL（1×108 cfu·mL-1）濕菌體制備包埋小球，先將好氧微生物小球放入采集的實際水樣中進(jìn)行振蕩處理，三

9、天后加入?yún)捬跷⑸镄∏蚶^續(xù)光照靜止培養(yǎng)三天，測定水體污染物含量。結(jié)果表明:無論是單菌株還是復(fù)合菌株經(jīng)固定化后對六種污染物的去除率都顯著高于游離菌株，組合P+D+K對TN的去除效果最好，其去除率為60.6％，七種固定化微生物小球?qū)P的去除效果相差不大，但復(fù)合后的小球其去除率比單菌株稍高;菌株P(guān)sb2與K-9對NO3-的去除率較低，其余小球相差不大，其中組合P+D+K去除率高達(dá)60.1％;七種小球能有效降低NO2-和NH4+濃度，而對CO