对模拟农村鱼塘养殖水体微生物修复的研究

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随着我国城市黑臭水体的初步消除,国家水污染治理重心已由城市转向农村,而农村鱼塘养殖尾水的排放,是农村水体污染的重要污染源。养殖水体的处理方式多种多样,传统的物理、化学、生物修复方法存在需要额外设备、投资大、可能造成二次污染、运行成本高等问题,而微生物菌剂修复由于其经济性、高效性、不需要额外设备及场地备受关注。为提供一种经济有效、可行性高的微生物菌剂修复技术,从污水厂好氧池污泥中驯化和筛选出异养硝化-好氧反硝化菌,并进行了16s RNA鉴定和形成复配菌剂,通过周期性投加复合菌剂与纳米曝气及弹性纤维填料组合处理模拟鱼塘养殖尾水,对养殖尾水、底泥污染和底泥微生物群落特征等进行了分析和探讨。本研究的主要结果如下:(1)从驯化成熟的活性污泥中富集筛选出五株细菌,分别命名为SZ-1~SZ-5,通过测定其异养硝化-好氧反硝化能力,筛选出两株脱氮性能较强的菌株SZ-3与SZ-4进行深入研究。其中SZ-3与SZ-4对NH4+-N去除率分别为85.05%、72.13%,NO3--N去除率分别为91.14%和91.32%,并且反应完成后没有NO2--N积累。通过生理生化和16s RNA鉴定发现两株菌株都为假单胞菌属,分别命名为Pseudomonas alcaliphila SZ-3与Pseudomonas oleovorans subs SZ-4,并测量了两株菌株的生长曲线。(2)为获得复配菌剂最优效果,对菌株SZ-3与SZ-4降解条件进行了优化,设置不同p H值分别为5、6、7、8、9,不同接种量3%、5%、7%、10%,不同碳氮比的值分别为1、5、10、15、25,在上述设定条件下分别测定菌株SZ-3与SZ-4生长的OD600与NH4+-N、NO3--N、NO2--N、COD的去除情况,结果显示在p H为8、接种量为7%、C/N为25时菌株SZ-3与SZ-4都得到了其最优的NH4+-N和COD去除率,在最优条件下SZ-3与SZ-4对NH4+-N去除率分别为90.32%、87.65%,COD去除率分别为96.37%和96.01%。将两株菌株以总接种量7%,体积比(v/v)分别为1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1制成复合菌剂接种,结果显示:当体积比为2∶1时,得到复合菌剂最优NH4+-N和COD的去除率分别为96.34%、98.71%。(3)将异养硝化-好氧反硝化复合菌剂、纳米曝气、弹性纤维填料进行不同组合修复模拟鱼塘养殖尾水,经综合对比发现复合菌剂+纳米曝气组处理效果最优。复合菌剂+纳米曝气组对养殖尾水的处理效果优秀,对CODcr、NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除率分别为81.01%、91.16%%、91.17%%、89.85%和40.43%。养殖尾水物理指标ORP从-82mv的缺氧状态上升至145mv,电导率从1103 u S/m下降至567u S/m。复合菌剂+纳米曝气组对于鱼塘底泥处理效果在实验组中最优,不仅提高了底泥中的S-DHA,还降低了有机质、TN、TP。对于底泥微生物群落,复合菌剂+纳米曝气组显著提高了微生物群落的多样性、丰富度、均匀度,显著提高了有机物分解与氮去除相关菌属的百分比,并且降低了致病菌的含量。通过功能预测可知复合菌剂+纳米曝气组的底泥中碳代谢、氮代谢和硫代谢得到增强。以上结果表明,对养殖水体采用异养硝化-好氧反硝化复合菌剂与纳米曝气组合处理,不仅能去除农村鱼塘养殖尾水中COD、氮、磷等污染,提升水质,还能有效降低底泥中的有机物、总氮和总磷等污染指标,显著提升鱼塘底泥中微生物群落多样性抑制致病菌生长,可用于养殖水体的微生物生态修复。
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