氯胺消毒供水管網(wǎng)生物膜中的硝化菌群特性研究.pdf

1、硝化作用在氯胺消毒的供水系統(tǒng)中是普遍存在的,它的存在給消毒劑消耗、異養(yǎng)菌再生長、管網(wǎng)水質(zhì)等都帶來許多不利的影響。本研究以上海市自來水閔行有限公司實際供水管網(wǎng)生物膜中的硝化細菌(包括氨氧化細菌和亞硝酸鹽氧化菌)為研究對象,同時聯(lián)系其它相關(guān)參數(shù),分析了硝化細菌對供水過程的影響機理。本研究主要進行了以下幾方面工作:從實際氯胺消毒供水管網(wǎng)中獲取生物膜樣品和對應的水樣,通過MPN-Griess計數(shù)法測定了生物膜中硝化細菌的存在水平,即單位干重的生

2、物膜樣品中硝化細菌的數(shù)量;同時利用相應的物理、化學、生物分析方法測定與生物膜樣品對應的飲用水水質(zhì)參數(shù),如氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、總氯、余氯、一氯胺等化合物的濃度及溫度、pH值等,以及生物膜參數(shù)包括異養(yǎng)菌(HPC)數(shù)量、可溶性有機碳(DOC)含量等。結(jié)果表明:(1)氨氧化細菌(AOB)在該供水管網(wǎng)中普遍存在,且其存在水平比較高,而亞硝酸鹽氧化菌(NOB)僅存在于少量的生物膜樣品中;(2)氨氧化細菌的存在水平和氯胺消毒劑濃度之間具有明顯

3、的負相關(guān),即氯胺消毒劑濃度越高,氨氧化細菌存在水平就越低,這說明在該供水管網(wǎng)中氯胺對氨氧化細菌主要起消毒作用;(3)氨氧化細菌的存在水平和異養(yǎng)菌的存在水平之間的正相關(guān)性非常明顯,可見兩者在生長過程中有相互促進的作用;(4)氨氧化細菌的存在水平和其參數(shù)相關(guān)性明顯,如和溫度、pH值、亞硝酸鹽氮濃度等正相關(guān),而和氨氮、硝酸鹽氮濃度以及管道內(nèi)徑負相關(guān)。這些結(jié)果對于理解實際管網(wǎng)中氨氧化細菌的作用以及如何控制氨氧化細菌生長具有重要的意義。本研究利用

4、PCR-DGGE、DNA測序等分子生物學方法分析了硝化細菌的種群多樣性,同時分析了其種群多樣性和各相關(guān)參數(shù)之間的聯(lián)系。結(jié)果表明:(1)亞硝酸鹽氧化菌普遍存在于各生物膜樣品中,這與常規(guī)方法檢測結(jié)果有明顯不同,說明利用MPN-Griess方法檢測亞硝酸鹽氧化菌具有很大的局限性,而分子生物學手段可以彌補其靈敏性不高的缺點;(2)從所研究的管網(wǎng)生物膜中共獲得27種氨氧化細菌或似氨氧化細菌以及23種亞硝酸鹽氧化菌或似亞硝酸鹽氧化菌;這表明該供水管

5、網(wǎng)中硝化細菌的生長非常旺盛和穩(wěn)定;(3)許多硝化細菌首次在供水管網(wǎng)被發(fā)現(xiàn),如Nitrosolobussp.、Nitrosomonadaceaebacterium等氨氧化細菌以及Nitrococcussp.、Nitrite-oxidizingbacterium等亞硝酸鹽氧化菌;(4)生物膜中硝化細菌菌種的變化和供水水質(zhì)等參數(shù)之間有一定聯(lián)系,特別是和消毒劑之間的聯(lián)系值得關(guān)注,如Nitrosomonassp.Is32等硝化細菌對消毒劑的抗性較

6、強。為了簡化環(huán)境條件,本研究通過模擬實驗針對性地研究了氨氧化細菌(AOB)的生長對消毒劑消耗的影響、AOB的生長對HPC再生長的促進作用以及AOB的附著生長能力。結(jié)果表明:(1)一般情況下,氨氧化細菌對消毒劑的抗性比異養(yǎng)菌強,且氨氧化細菌對氯胺消毒劑消耗的影響明顯不同于異養(yǎng)菌,氨氧化細菌可以利用氯胺分解產(chǎn)生的氨氮作為營養(yǎng)物質(zhì),從而促進氯胺消毒劑的衰減;(2)氨氧化細菌能夠在生長過程中合成供異養(yǎng)菌生長需要的有機物,從而促進異養(yǎng)菌的再生長;