低溫生物膜及其微生物特性的研究.pdf

1、低溫是造成寒冷地區(qū)冬季生活污水生化處理效果差的主要原因。當溫度降低至4℃左右時，活性污泥中大多數(shù)微生物的生長活性受到抑制，只有少數(shù)的耐冷微生物可以存活下來并保持一定的活性。本課題組以往的研究結果證明：在我國北方地區(qū)，完全可以分離到在低溫下高效降解污水中有機物的耐冷細菌。通過投加耐冷菌可使污水的去除效率大大提高。但由于投加的耐冷菌的流失等原因，必須隔一定時間再次投菌，既費時費力，又增加投資。
　　本研究從活性污泥中尋找到6株耐冷細菌

2、，經(jīng)鑒定，它們分別屬于無色桿菌屬（Achromobacter）、叢毛單胞菌屬(Comamonas)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、微球菌屬(Micrococcus)、芽孢桿菌屬(Bacillus)和假單胞桿菌屬(Pseudomonas)。這些耐冷細菌均能在2℃下生長，在4℃低溫下，仍具有水解淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素和脂肪的能力，產(chǎn)生的淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶和脂肪酶的適合pH值在中性和偏堿性范圍內(nèi)。經(jīng)過低溫優(yōu)化組合得到低溫生活污

3、水高效降解菌群。
　　為了應用耐冷細菌固定化膜技術增加低溫污水處理系統(tǒng)中的微生物數(shù)量，提高低溫污水處理效率。本試驗采用連續(xù)流固定化載體選擇裝置和配套的靜態(tài)試驗，在聚胺脂泡沫、破碎陶粒、柱狀活性炭等載體上固定耐冷細菌，形成固定化生物載體。實驗結果表明：固定化生物載體的效果取決于載體的孔徑及載體表面的粗糙程度。載體固定化效果為：聚胺脂泡沫>陶粒>活性炭；最佳載體投加量為30％，適合投加菌量為濕重1g。
　　為了達到工程應用的目的

4、，設計了復合式低溫污水生物處理反應器，在活性污泥處理基礎上增加了生物接觸氧化單元，并將固定化載體投入其中，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行時監(jiān)測各項參數(shù)的影響。結果表明：投加固定化載體后，低溫污水的處理效果明顯得到改善，COD、BOD、TP均比未投菌時有較大幅度提高；COD去除率達到90%以上，出水水質(zhì)達到一級B排放標準；BOD在系統(tǒng)穩(wěn)定運行期間，去除率平均可達92%；TP平均去除率為87.95%。
　　從耐冷菌群落生態(tài)學角度，探討了生物接觸氧化單

5、元低溫生物膜上的微生物特性。研究發(fā)現(xiàn)，組成低溫生物膜的微生物種群多樣，頂級群落復雜的營養(yǎng)結構為系統(tǒng)提供了強大的自我平衡調(diào)節(jié)能力，是低溫復合式反應器具有穩(wěn)定、高效處理能力的基礎。低溫生物膜主要由芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、假單胞菌屬、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、弧菌屬（Vibrio）從毛單胞菌屬、微球菌屬、無色桿菌屬等組成，各種群在整個生物膜上的分布比較均勻，并沒有明顯的內(nèi)層和外層差別，但是種群數(shù)量在空間分布上存在明顯差異，外層高于內(nèi)

6、層。
　　脫氫酶活性檢測的低溫生物膜生物活性結果標明：脫氫酶反應的溫度范圍為2℃-50℃，其中最適溫度是30℃，比中溫微生物的溫度低10℃左右；適宜的pH值范圍是7.5-9.0。組成生物膜的耐冷活細菌脫氫酶顯色反應結果說明：組成低溫生物膜耐冷菌的脫氫酶變色率是100%，但各種細菌的數(shù)量和生長速率是不同的，生長速度快的菌落，脫氫酶的活性也高。
　　當季節(jié)轉(zhuǎn)換，低溫生物膜中的微生物群落也發(fā)生演替。夏季溫度升高時，微生物種類和種群

7、數(shù)量均有增加，由耐冷菌和中溫菌共同組成生物膜。當溫度再次降低時，中溫菌不能適應低溫環(huán)境而被淘汰，分離得到的優(yōu)勢耐冷菌群基本上仍為第一年冬季組成低溫生物膜的耐冷菌，只是數(shù)量和種群上有輕微的變化。
　　以上試驗結果說明，采用固定化耐冷菌的方法能夠有效克服低溫污水生物處理系統(tǒng)中微生物的流失，從而使低溫污水處理效率大大提高；同時固定在生物膜系統(tǒng)中的耐冷菌完全可以耐受季節(jié)變換過程中溫度升高和降低的沖擊，即同時在低溫和中溫污水處理中起到重要作