鐵錳微污染水的生物凈化濾池工藝優(yōu)化及其菌群結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展所導(dǎo)致的水質(zhì)污染以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素，微污染水中的鐵錳含量日益超過我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中對(duì)生活飲用水所制定的標(biāo)準(zhǔn)要求。這不僅給人們的生產(chǎn)生活帶來不便，也嚴(yán)重危害人們的身體健康。本文參照我國(guó)微污染水中鐵錳含量背景值作為試驗(yàn)用水的鐵錳離子濃度，借助自主設(shè)計(jì)的將碳化稻殼作為濾池濾料，并接種鐵錳氧化功能菌（Bacillus megaterium）的生物濾池，經(jīng)過生物濾池的啟動(dòng)及運(yùn)行參數(shù)逐個(gè)優(yōu)化

2、等過程最終實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵錳的高效去除。同時(shí)采用了傅里葉紅外光譜、掃描電鏡等分析方法對(duì)濾料的表面特性進(jìn)行分析，并結(jié)合PCR-DGGE和高通量測(cè)序等現(xiàn)代分子生物技術(shù)對(duì)濾池內(nèi)菌群的分布特征進(jìn)行考察。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在濾池的啟動(dòng)試驗(yàn)研究中，接觸氧化法與生物氧化法對(duì)鐵錳去除率分別達(dá)到89.70％、99.53％，說明生物氧化法對(duì)鐵錳的處理效果明顯提高。濾池運(yùn)行第61d時(shí)，掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)濾層深度20 cm與40 cm處的濾料樣品中

3、有接種微生物存在。借助PCR-DGGE技術(shù)進(jìn)一步分析確定濾料表面所富集的微生物含有Bacillus sp.菌屬微生物，初步說明接種微生物能夠在濾料表面富集定殖。結(jié)合生物濾池對(duì)鐵錳離子的去除效果，確定生物除鐵除錳濾池在此階段啟動(dòng)成功。⑵對(duì)生物濾池的進(jìn)水流速、進(jìn)水鐵、錳離子濃度、反沖洗強(qiáng)度、反沖洗周期、反沖洗時(shí)間等參數(shù)分別進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:濾池在進(jìn)水流速為3 m/h、進(jìn)水鐵含量8-10 mg/L、進(jìn)水錳含量1-2 mg/L、反沖

4、洗強(qiáng)度4 L/m2·s、反沖洗周期4d、反沖洗時(shí)間5 min條件下，濾池穩(wěn)定高效運(yùn)行，出水平均鐵錳離子濃度及濁度分別為0.002 mg/L、0.011 mg/L、0.137 NTU，去除率分別高達(dá)99％、95％、98.5％，出水上述指標(biāo)均達(dá)到我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。⑶在完成生物濾池運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)濾層不同深度(20 cm、40 cm、100 cm)濾料的表面樣貌與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著濾池運(yùn)行狀態(tài)趨于穩(wěn)定，

5、各濾層深度的濾料表面均形成規(guī)則、致密如棉花團(tuán)樣的“錳球”。紅外光譜分析及掃描電鏡能譜分析結(jié)果表明:上述濾料表面物質(zhì)組成含有鐵錳氧化物及微生物成分，隨著濾層深度的增加，錳球的粒徑逐漸減小，且分布比較無規(guī)則。采用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)濾池內(nèi)細(xì)菌群落在不同濾層深度的分布特征進(jìn)行分析。從門分類水平分析結(jié)果表明，濾池內(nèi)存在厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門(Acidobacteria)、擬桿菌門（Bac