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生物接触氧化修复景观水的填米膜试验研究
  • 作者:    来源:宜兴市海源环保设备有限公司    时间:2010-2-4 9:48:55    点击:3177
目前,城市景观水体污染日益严重,藻类泛滥、水体黑臭、水色发绿、蚊蝇滋生、观赏性鱼类成批死亡等已成为景观水体中的常见现象。利用生物修复技术治理受污染景观水体,强化其自净功能,已成为环保工作者的研究热点。生物化工艺的微生物浓度高,具有丰富的生物相,并且其填米上的微生物受环境影响较小,工艺运行效果稳定,在我国已被广泛应用。但对于生物接触氧化处理景观水体的研究,目前主要集中在净化效果的考察,而有关生物膜的特性和挂膜启动等基础性研究报道较少。
笔者在华东师范大学校园内的赤水河中进行弹性立体填料和组合填料的动态培养自然挂膜,考察了挂膜阶段填料外观、生物相、生物量及生物膜上异养菌、硝化菌、藻类等的变化情况,以期为生物接触氧化法修复城市景观水提供参考。
1   材料与方法
1.1     试验水质
     试验地点为华东师范大学校园内的赤水河,试验时间为2007年12月10日期2008年1月23日。试验期间的水质:CODMn、BOD5、TN、NH3-N、TP分别为(2.73~4.70)、3.00、(1.36~1.75)、(0.23~0.88)、(0.08~0.09)mg/L,叶绿素a为6.18μg/L,水温为6.0~11.8℃。
1.2     试验材料
      试验过程中主要研究了弹性立体填料和组合填料的挂膜情况。其中,弹性填料每根长为1.5m,组合填料每根有15盘片,每种填料在河道中均布置30根。
1.3                  分析项目与方法
      定期取样(取样频率为3次/周)分析填料表面生物膜的生物相、生物量、异养菌、硝化菌及附着的藻类等,其中,生物量:差量法;异养菌:营养琼脂培养基于28~30℃下培养样品,MPN计数;藻类:鲁哥氏碘液法;生物相:电子显微镜。
2   结果与讨论
2.1    填料外观和生物相的变化
     填料放入河道后,随着挂膜时间的延长,弹性立体填料外观呈现白色→淡黄色→黄绿色→褐绿色的变化过程,组合填料外观呈现白色→黄绿色→黄色→深黄色→黄褐色的变化过程;生物膜均呈现点状分布(土黄色斑点)→团块状或片状分布→大致均匀的膜状分布→连续均匀分布的变化。
    对两种填料表面生物膜的电镜观察发现,挂膜成熟后,膜上微生物种类和数量很多,优势种群有游动型纤毛虫、猪吻轮虫、钟虫、形成群体的固着型纤毛虫、无甲腔轮虫、匍匐型纤毛虫和顠体虫等,形成了稳定的生态体系。
2.2     填料上生物量的变化
     考察了挂膜过程中两种填料上生物量的变化尾部。结果表明,随着填料表面不断积泥,多糖类物质越来越多,粘性逐渐增强,填料上的附着物增长较快,生物量呈波动上升趋势。其中,挂膜第18天和第32天,弹性立体填料上的生物量急剧下降,可能是因为生物膜老增厚,内部出现厌氧区,为正常脱落所致。挂膜30d后,两者的生物量都基本达到稳定,弹性立体填料和组合填料上的生物量分别稳定在170、140g/m3左右。对两种填料上的生物量进行t检验差异性分析,得出P值为0.02,表明弹性立体填料上的生物量显著高于组合填料的。这可能是因为弹性立体填料的空间结构较好,表面粗糙度更高,微生物埸易附着其上。
2.3    填料上异养菌数量的变化
     对水体中有机物的去除很大程度上取决于异养菌的数量,探索挂膜过程中填料上异养菌的变化情况有得分析生物接触氧化工艺对水体中有机物的去降规律。对两种填料上异养菌的计数结果表明,随着挂膜时间的增加,异养菌数量呈现阶梯式增长,到12d左右时,两种填料上的异养菌数量均达到稳定,约为1010CFU/m3。异养菌的阶梯式增长是因为细菌生长繁殖经历了适应期、对数生长期和稳定期三个阶段,之后其数量呈现动态稳定状态。对两种填料上的异养菌数量进行t检验差异性分析,得出P值为0.982,说明两者差异极不明显,且最高值和稳定值都差不多。
2.4    填料上硝化菌数量的变化
     在挂膜过程中,考察了填料上硝化菌数量的变化情况。结果表明,在挂膜初期,硝化菌的数量上升较缓慢,这是因为硝化菌是自养菌,世代时间较长,对新的生长古玩塑性会有一个适应过程,且硝化菌表面的多聚糖类物质含量较少,细菌的黏附性较小。挂膜的第15天至经18天,硝化菌数量均出现小幅度下降,可能的原因是:①硝化菌生长较慢,还牌适应期,受外界影响较大;②在此阶段,填料上异养菌正快速增殖,与硝化菌存在强烈的竞争关系。至第18天后,硝化菌数量的上升速度明显加快,这是因为硝化菌在填料表面大量积累,进入了对数生长期。挂膜32d后,两填料上硝化菌的数量均稳定在109CFU/3。同时,对这两种填料上的硝化菌数量进行t检验分析,得出P值为0.4,说明两者无明显差异。
2.5   填料上藻类的变化
     考察了填料上藻类的变化情况,藻类的多样性指数用Shannon-Wiener指数表示。结果表明,在挂膜的前19d,填料表面附着的藻种类和密度均逐渐增加,藻类的多样性指数逐渐减小;挂膜19d后,藻种类和密度逐渐减小,而多样性指数开始增加。在整个挂膜过程中,填料上附着的藻类以硅藻门占优势,也有蓝藻和绿藻出现。
3   结论
①   在挂膜过程中,填料外观和生物相呈现规律性变化;至挂膜后期,形成了以钟虫、轮虫、纤毛虫等为优势种的稳定生态体系。
②   经过30d左右,填料挂膜成熟,此时,弹性立体填料和组合填料上的异养菌为1010CFU/m3,硝化菌为1010CFU/m3,生物量分别为170和140g/m3左右。
③   挂膜过程中,填料表面附着的藻类密度和种类经历了一个先增加后减少的过程,主要为附着型硅藻。
 
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