生物-生态组合的技术对黑臭河流原位修复的研究

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随着经济和社会的快速发展,大量的生活、生产废水以及固态垃圾大量排入河道,造成了河流水体的严重污染,致使水体发黑发臭,在造成生态破坏和经济损失的同时,严重影响了居民的生活及身体健康。因此,对黑臭河流治理方法的研究是迫切需要的,也是有重要意义的。本文在收集资料及实地考察的基础上,以梁滩河为研究对象,提出了以生物修复为核心的“生态护岸+曝气充氧+悬浮填料和投加微生物菌剂”的生物-生态组合式原位修复技术,并将此技术应用于梁滩河真武支流黑臭污染的治理中。   导致河流水体发生黑臭变化的因素有很多,确定发生变化的关键影响因子是至关重要的。本文选取梁滩河某一河段为研究对象,以色阐值(CH)为黑臭指标,选取DO、COD、NH3-N、TP、总Fe、BOD和pH与水体黑臭的相关性进行了研究分析。结果显示,CH与DO、COD和NH3-N的相关性比较大,其中与DO呈负相关,选择DO、COD、NH3-N为影响水体黑臭的重要因子。   生物修复的核心技术为微生物菌剂,本文从自然界水体和底泥中筛选出了对黑臭水体具有净化作用的12株细菌,其中,1、2、4、5、7、13号菌株对COD有很高的降解效果,降解率接近或超过69%;10、17、18号菌株对氨氮有较强的降解能力,降解率接近或超过32%;28、40、41号菌株对TP有较强的降解能力,降解率接近或超过64%。通过对菌株的形态观察以及16S rDNA鉴定,12种菌株分别属于Bacillus subtilis、Chryseobacterium sp.、Acinetobactet sp.、Psychrobacter sp.、Arcobactet sp.、Pseudomonas sp.、Shewanella sp.、Aeromonas sp.、Ralstonia sp.九个属,有较好的生物多样性。菌株的趋氧性结果显示1、2、7、10、13、17、40号菌株为好氧菌,4、5、18、28、41号菌株为兼氧菌。将1、2、4、5、7、13号菌株组合为CQ1,10、17、18号菌株组合为CQ2,28、40、41号菌株组合为CQ3,然后将三种混合菌进行复配并确定其投配比,结果显示CQ1、CQ2、CQ3三种混合菌的组合降解性能最好,三种混合菌的最佳投配比为:2:2:1。   复合菌剂的生长和降解条件研究得知,复合菌剂的最佳生长条件为:温度28-34℃,初始pH为7-8.5,摇床转速为160-220r/min,复合菌剂培养25h后活菌数到达最大,为最佳接种时间;在实验范围内复合菌剂最优降解条件为:投配比0.5%,温度25℃,pH为6-9,转速180r/min,COD的最适降解范围是200-60 mg/L,NH3-N的最适降解范围是60-15 mg/L,TP的最适降解范围是120-30 mg/L。在此条件下,复合菌剂对黑臭废水的COD、NH3-N和TP的降解率可达到90%、36%和76%。底泥降解实验显示,复合菌剂对河道底泥也有一定的降解能力。   将“生态护岸+曝气充氧+悬浮填料+投加微生物菌剂”的生物-生态组合式原位修复技术应用于梁滩河真武支流黑臭污染的治理中,经过两个月的运行,水体DO维持在6mg/L左右,COD、NH3-N和TP的降解率稳定在38%、16%和27%左右,河道基本消除黑臭。利用生物分子学技术,采用DNA提取、PCR-TGGE技术对水体修复前后的微生物多样性做了研究,研究结果显示,治理后随着水体环境质量的提高,河流水体的微生物种群丰富度明显提高。经过预测,将此技术运用到整条河流后,COD、NH3-N和TP的理论去除率分别为99%,83%,96%,出水可以达到五类水,水体恢复正常。  
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