景观水体污染底泥生物修复技术

论文摘要

现代社会,景观水体是城市文化环境的重要评价指标,日益影响着人们的生产生活以及生命健康,但是目前绝大多数景观水体污染严重,尤其是富营养化现象普遍存在,当污染外源得到控制后,景观水体污染底泥作为污染内源,持续向水体释放污染物质成为水体富营养化的主要原因。因此,对污染底泥进行修复是解决景观水体富营养化的关键。本研究以景观水体污染底泥为研究对象,以控制底泥中的氮素污染为目标,进行了异养硝化菌与好氧反硝化菌的筛选与菌株复配组合试验,通过氨氮等温吸附试验及亚甲基蓝吸附试验进行微生物载体吸附性能对比研究,并将菌株与载体结合,采用固定化微生物覆盖层技术对污染底泥进行实验室模拟修复试验,控制底泥氮释放,并进一步探讨了影响修复的环境因子,得出以下结论：（1）从扬州运河污染底泥中,筛选出1株高效异养硝化细菌和1株好氧反硝化细菌,分别命名为：YZX11与YF10,其对水中氨氮和硝氮的最高去除率分别为77.16%和87.64%。另有从大唐芙蓉园景观水底泥中筛选出的高效异养硝化菌和好氧反硝化菌各3株,分别为WGX10、WGX15、WGX18与HF3、HF5、HF7,其对水中氨氮和硝氮的去除率分别达到50%以上和90%以上。将这些高效菌株进行复配,最终优选出组合B:WGX 10+WGX 15+WGX 18+HF 3+HF 5为最优菌株复配组合,其对硝氮的去除率最高达62.35%,对氨氮的最高去除率达100%,对总氮的最高去除率达65.66%,且去除效果较稳定。（2）在相同的试验条件下,页岩陶粒对氨氮的最大吸附量为1.9029mg/g,约是火山石的4倍；亚甲基蓝吸附值是3.39mg/g,约是火山石的3倍,页岩陶粒相比于火山石,对水中氨氮的吸附能力更强,而且其具有较发达的中孔孔隙,对液相大分子或极性线性结构物质及有机物具有更好的吸附能力,又可以为微生物提供良好的附着生长空间,故选择页岩陶粒作为固定化微生物的载体。（3）经挂膜的页岩陶粒活性覆盖层能有效抑制60%的氨氮向水体迁移,对总氮的抑制率稳定在50%,且不引起硝氮及亚硝氮的大量积累,页岩陶粒作为微生物载体,更适合反硝化菌的附着与生长,最终有效控制了上覆水中总氮的含量；页岩陶粒本身作为覆盖层,对底泥中氮素释放的抑制率很低。因此,选择页岩陶粒和菌株组合异养硝化菌WGX 10、WGX 15、WGX 18及好氧反硝化菌HF 3、HF5为进行景观水体污染底泥生物修复的最佳固定化微生物覆盖层组合。（4）活性覆盖层厚度控制在2cm,上覆水溶解氧控制在5-6mg／L时,对氨氮的控制效果较好,运行稳定后能够100%的将底泥释放的氨氮降解,同时,相比于覆盖层厚度1cm、3cm和溶解氧条件3～4mg/L、7～8mg/L,好氧反硝化菌活性更强,反硝化过程较彻底,覆盖层对硝氮的抑制作用效果较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 景观水体底泥的污染状况及危害
• 1.2.1 氮、磷的释放导致景观水体富营养化
• 1.2.2 底泥中重金属的影响及危害
• 1.3 受污染底泥的修复控制技术
• 1.3.1 物理修复
• 1.3.2 化学修复
• 1.3.3 生物修复
• 1.4 课题研究的意义及内容
• 1.4.1 本课题的研究意义
• 1.4.2 本课题的主要研究内容
• 2 异养硝化菌与好氧反硝化菌的筛选及菌株复配
• 2.1 前言
• 2.2 试验方法及材料
• 2.2.1 试验药剂
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.2.3 试验方法
• 2.3 异养硝化菌的筛选结果讨论
• 2.4 好氧反硝化菌的筛选结果讨论
• 2.5 菌株复配的结果讨论
• 2.6 本章小结
• 3 固定化微生物层微生物载体的选择
• 3.1 微生物载体简述
• 3.2 试验材料及方法
• 3.2.1 微生物载体的选择与制备
• 3.2.2 试验设计
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 备选载体对氨氮的吸附等温线
• 3.3.2 备选载体的亚甲基蓝吸附值
• 3.4 本章小结
• 4 固定化微生物覆盖层修复景观水体污染底泥小试
• 4.1 微生物固定化技术
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 不同泥水比底泥污染物释放规律研究
• 4.2.2 固定化微生物覆盖层修复景观水体污染底泥效果研究
• 4.2.3 固定化微生物覆盖层微生物特性研究
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不同泥水比底泥氮素污染物释放规律
• 4.3.2 固定化微生物层控制底泥氮释放效果讨论
• 4.3.3 固定化微生物层微生物特性研究结果
• 4.4 本章小结
• 5 固定化微生物覆盖层控制底泥氮释放的影响因素研究
• 5.1 试验设计
• 5.1.1 覆盖层厚度对固定化微生物层控制底泥氮释放效果的影响
• 5.1.2 溶解氧对固定化微生物层控制底泥氮释放效果的影响
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 覆盖层厚度的影响
• 5.2.2 溶解氧条件的影响
• 5.3 本章小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间研究成果