随着工农业生产的发展与人民生活水平的提高,环境中污染物的种类和数量不断增加,主要包括有机污染物和重金属污染物。水体中氮、磷超标引起的富营养化问题是有机物污染防治的重点内容之一。20世纪初人类即开展了对富营养化问题的研究,但国内外江河湖泊富营养化并没有得到很好的控制,且有逐渐恶化的趋势。我国幅员辽阔,江河湖泊众多,还一度提倡不科学的“先污染后治理”政策,我国水体的富营养化问题长期以来都异常严峻。据报道,我国的几大主要淡水湖如云南滇池、太湖、巢湖、洪泽湖等都发生了或正发生严重的富营养化问题,甚至在某些城市湖泊和高校景观湖等也出现了类似的现象。为彻底解决水体富营养化问题,单纯依靠物理或化学方法难以达到治理的目的与要求。近年来,微生物修复、植物修复、动物修复和酶学修复等生物修复技术得到了快速发展,这在一定程度上弥补了物理或化学法成本高、治理不彻底、易造成二次污染等的不足。基于此,国内外众多科研人员建立了修复能力更强的生态修复技术。生态修复系统主要以脱氮除磷微生物、水生植物、水生动物等组成,筛选出具备高效脱氮除磷能力的微生物及生长周期较短且能够较好地适应水环境的水生植物是实现富营养化水体有效治理的关键。本研究成功地从福建省福州市闽侯县上街镇高岐村某排污口淤泥中筛选出1株高效脱氮菌和1株高效聚磷菌。经鉴定,二者分别为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和产碱杆菌(Alcaligenes sp.),分别将其命名为Pseudomonas stutzeri YHA-13和Alcaligenes sp. ZGED-12。在此基础上,研究了理化因素对这2株菌生长及脱氮除磷能力的影响,探讨了菌株A-13和ED-12对人工废水的净化能力。为更好地评价菌株A-13和ED-12在工艺研究中的应用价值,本研究还对菌体进行了固定化,并考察了固定化微生物与植物联合对含氮、磷废水的净化效果；同时制备了植物生态浮床,并以当地气候条件为基础,选择了一种适应能力强、成活率高、脱氮除磷效果好的植物对富营养化水体进行了原位修复试验,为后续植物-微生物联合修复技术在工艺实践中的应用提供参考。基于此,得出了以下结论：1、施氏假单胞菌菌株A-13对高浓度含氮废水有很强的修复能力,在初始浓度为3,000mg/L的含NO3-培养基中能够良好生长,对N03-的去除率可达63%,NO3-终变化浓度为1,900mg/L。在此过程中,没有NO2-的累积。经NapA、NirS和NirK基因测序表明,菌株A-13存在典型的硝酸还原酶基因(NapA)和亚硝酸还原酶基因(NirS和NirK);产碱杆菌菌株ED-12存在PHB颗粒和异染颗粒,是典型的聚磷菌,该菌能在厌氧条件下释放磷并在好氧条件下吸收磷。在富磷培养基中,对起始浓度为32mg/L的磷(以P043--P计)的去除率可达80%。因此,菌株A-13和ED-12是2株较理想的脱氮／除磷菌。2、通过考察理化因素如pH、温度、碳源、氮源、C/N、摇床转速、接种量等对菌株A-13和ED-12生长及脱氮除磷能力的影响,结果表明,菌株A-13能够适应较低的pH,在pH高于7.23时会抑制菌体生长；最适于该菌生长并发挥反硝化能力的温度为33℃,最适碳源为丁二酸钠；通过提高摇床转速增加溶氧有助于菌体的生长并促进反硝化的进行；当起始OD为0.137的菌体接种量>5%时,对起始浓度为620mg/L的N03-去除率可达99%以上；此外,该菌能够适应高盐(10%)环境。相较而言,菌株ED-12对pH的适应范围较窄,其最适pH为8.0；在温度为25-40℃范围内,菌体都能较好地生长并维持着较高的除磷效率；碳源、氮源及C/N实验表明,菌株ED-12在碳源为乙酸钠,氮源为NH4Cl, C/N为3：1时生长与除磷能力较强；摇床转速实验表明菌株ED-12在厌氧条件下也能良好地生长(因N03-或N02-的存在),最适于生长的摇床转速为50r/min,但在100r/min时除磷能力最强。各转速条件下,ED-12菌株对P043--P的去除率都较高,说明该菌在氧浓度较低的环境中主要将磷用于生长,在高溶氧时可将剩余的磷储存于异染颗粒中。为提高除磷效率,可适当延长该菌在缺磷培养基中的释磷时间。在磷浓度为32mg/L的富磷培养基中(最优条件下),菌株ED-12对P043--P的去除率最高可达80%左右。3、以Pseudomonas stutzeri YHA-13和Alcaligenes sp. ZGED-12为生物材料,以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为固定化材料,对微生物进行固定化,制得的微生物固定化小球对含氮、磷废水的净化效果非常明显。通过与无菌组固定化小球对比,表明PVA和SA也对氮、磷有一定的去除效果。当PVA和SA添加量分别为4%和2%时最有利于固定于材料内的微生物发挥脱氮除磷作用。同时,固定化时间及交联剂中的CaCl2添加量也会影响固定化微生物的脱氮除磷能力,在固定化时间为15min,交联剂中CaCl2添加量为5%时菌球的脱氮除磷效果最理想。为此,进一步对比了菌球与植物(组合)对含氮磷废水的净化效果,表明植物与菌球混合会竞争性耗氧,在实际应用中可通过增加溶氧量以提高其脱氮除磷效果。在阳性对照组中,美人蕉对氮、磷的去除效果较好,后续的工艺研究选择美人蕉为修复植物。4、基于美人蕉对含氮磷废水有较强的净化能力,且美人蕉与施氏假单胞菌及聚磷菌的固定化小球联合治理氮、磷废水效果也比较明显,开展了植物生态浮床对富营养化水体的原位修复试验。结果表明,在生态浮床周围的小生境内,氮、磷浓度得到了一定的控制。氮、磷经自然沉淀、植物吸收、水生动物利用等过程后,出水口水质达到了国家景观用水标准。在考察期内,根际圈周围微生物的数量及种类有了明显的变化；定植于生态浮床的美人蕉根系比室内组发达,植株的生长状况也比室内的好。由此推测,根系为微生物快速繁殖提供了良好的环境,微生物数量与种类的增加也促进了根系的生长。此外,美人蕉花期较长,在净化富营养化水体的过程中对美化景观也有一定的作用。