固定化微生物原位修復黑臭水體底泥的應用研究

1、固定化微生物原位修復黑臭水體底泥的應用研究隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加速,我國大多數(shù)河道出現(xiàn)了不同程度的黑臭現(xiàn)象,嚴重影響了居民的生活,制約了社會發(fā)展,日益成為人們關(guān)注的焦點和熱點。底泥是河道中污染物的“匯”與“源”,是河道水體黑臭主要原因之一,因此,底泥修復是解決水體黑臭問題的關(guān)鍵。本論文以揚州市黑臭河道水體修復示范工程研究為依托,系統(tǒng)開展了優(yōu)勢微生物選擇、微生物固化載體選擇、固定化微生物原位修復黑臭河道底泥效果等研究,并利用實驗室試驗成果進行了實際應用。論文主要成果有:（1）從本地典型黑臭河道底泥中分別篩選出了10株優(yōu)勢光合細菌（編號為G1G10）和9株優(yōu)勢反硝化細菌（編號為F1F9

2、）。實驗室試驗結(jié)果顯示G3菌株對黑臭水體的凈化效果最好；F8菌株的對篩選培養(yǎng)基中的硝態(tài)氮和總氮降解效果最好。因此,選才G3菌株和F8菌株為底泥土著微生物的優(yōu)勢菌。（2）選擇沸石和活性炭作為微生物載體并進行了性能分析。試驗結(jié)果表明:1）載體在400溫度時均體現(xiàn)出良好的活化效果;2）等溫吸附試驗表明,載體均具有良好的吸附氨氮的能力,且沸石稍優(yōu)于活性炭;3）活性炭和沸石的亞甲基藍吸附值為分別102.56mg/g和26.82mg/g,說明活性炭具有比沸石更大的吸附量;4）載體對反硝化細菌的最大吸附量為2.39X107cfu/g,對光合細菌的最大吸附量為1.53X106cfu/g,兩種載體均展現(xiàn)了良好的

3、微生物菌液吸附能力。（3）將活化好的沸石和活性炭各20g分別投入光合細菌菌液和反硝化細菌菌液進行微量曝氣固定化48h,電鏡掃描結(jié)果顯示，光合細菌-沸石組（GF組）、光合細菌-活性炭組（GH組）、反硝化細菌-沸石組（FF組）、反硝化細菌-活性炭組（FH組）光合細菌和反硝化細菌在載體上附著生長效果較好,微生物固化成功。(4)采用固化微生物的載體進行實驗室條件下模擬修復實驗,試驗裝置共5組,分別為空白組(對照組)、GF組、GHS、FF組和FH組。至88d的試驗期末,除對照組外，各試驗組上覆水主要檢測指標均得到了改善，其中GF組凈化效果最佳,CODCrfi由84.33mg/L降至41.98mg/L;N

4、H3-N和TN分別由12.59mg/L和23.12mg/L降至0.78mg/L和1.20mg/L,且具有相似的變化趨勢;TP值由1.48mg/L降至0.19mg/Lo(5)至88d試驗期末，各試驗組底泥的主要指標差異明顯,GF組底泥有機質(zhì)從初始值88.31g/kg降至62.07g/kg,下降了26.24g/kg,而GHffl、FF組、FH組有機質(zhì)僅分別下降了13.89g/kg、14.91g/kg、11.20g/kg左右，對照組底泥有機質(zhì)幾乎沒有變化；GF組底泥G值(底泥的生物降解能力)增量也最大，從初始的0.25x10-3kg/(kg-h)增至1.44X10-3kg/(kg-h)。試驗90d后

5、檢測,各試驗組底泥中的Cu、Zn、Ni、Cr四種重金屬含量最好的轉(zhuǎn)移效果分別是7.40%、3.64%、18.39%、6.43%;Pb、Cd含量較低，兩種離子最好的轉(zhuǎn)移效果分別從49.21mg/kg、2.15mg/kg降到38.57mg/kg、1.41mg/kg。而對照組中的Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr含量僅分別去除了1.49%、0.79%、8.31%、5.23%、6.64%?口1.25%o盡管GF組對重金屬的轉(zhuǎn)移效果明顯優(yōu)于其他試驗組，但是總體來說試驗對重金屬的轉(zhuǎn)移效果并不理想。底泥微生物群落結(jié)構(gòu)分析顯示,投加載體中的固定化微生物明顯增大了底泥微生物群落的豐富度和多樣性,而且底泥微生物群落的變化情況與底泥和上覆水中的各個指標變化情況一致。(8)實驗室試驗結(jié)果表明,固化光合細菌的沸石(GF組)對污染底泥和上覆水的修復效果最佳。(9)采用固定化微生物進行了原位修復黑臭水體底泥的應用試驗,將固化光合細菌的沸石(7d一次)以0.5kg/m2強度均勻拋撒入試驗河道底泥中,5個月后上覆水CODc、rNH3-N、TN、TP濃度分別從90.11mg/L、16.43mg/L、30.59mg/L、2.53mg/L下降為38.29mg/L、1.05mg/L、1.48mg/L、0.33mg/L,去除率分別為60.04%、93.61%、95.16%、86.96%,底泥有機質(zhì)