生物增強活性炭技術(BEAC)在飲用水處理工藝中具有顯著的優(yōu)勢,通過將人工篩選馴化的優(yōu)勢菌群固定在活性炭表面,利用微生物的降解作用協(xié)同活性炭的吸附作用,可提高活性炭工藝對有機物的去除效率。由于BEAC工藝為開放式系統(tǒng),水中土著菌進入活性炭表面勢必對優(yōu)勢菌群產(chǎn)生影響,從而抑制優(yōu)勢菌的生物活性,影響優(yōu)勢菌群生態(tài)位,限制優(yōu)勢菌生物降解作用的發(fā)揮。 本論文以松花江水中篩選的5株降解有機物優(yōu)勢菌(枯草芽孢桿菌,施氏假單胞菌,穿孔假單胞菌,巴利阿里假單胞菌,惡臭假單胞菌)為研究對象,以土著菌群對BEAC工藝中優(yōu)勢菌群的影響作用為核心,通過靜態(tài)試驗、中試試驗并利用分子生物學技術和生物量、生物活性等檢測方法,重點研究了優(yōu)勢菌群與土著菌群的微生物生長特性、優(yōu)勢菌群固定化特性、土著菌群對BEAC工藝優(yōu)勢菌群的影響作用、控制土著菌群進入BEAC系統(tǒng)的工藝條件等內(nèi)容,為實際工程應用提供理論依據(jù)。 研究結果表明:優(yōu)勢菌群生長適應范圍寬于土著菌群,在適宜條件下生長所得的優(yōu)勢菌群脫氫酶活性(22.9-52.9 mgTF/(L·h))高于土著菌群的脫氫酶活性(7.9-23.5 mgTF/(L·h))。優(yōu)勢菌群降解有機物的能力高于土著菌群,純優(yōu)勢菌液對松花江水中TOC的平均去除率比土著菌群高9.1%。盡管優(yōu)勢菌群生物活性和有機物降解能力高于土著菌群,兩者利用的營養(yǎng)物質(zhì)卻屬于同一類,GC-MS結果表明優(yōu)勢菌群與土著菌群主要降解胺類、醇類、酚類、鹵代烴類、氨基酸類、醚類,因此兩種菌群在BEAC系統(tǒng)中勢必會導致對營養(yǎng)物質(zhì)的競爭。 通過BEAC工藝運行試驗研究表明,土著菌群進入BEAC工藝對優(yōu)勢菌群微生物組成和分布、生物量和生物活性、以及降解有機物效能均有較大的影響。運行30-90d時,在BEAC炭上的土著菌數(shù)量不斷增多,抑制了優(yōu)勢菌群的生長速率和生物活性;運行90-180d時,活性炭上土著菌群數(shù)量和種類超過優(yōu)勢菌群,與優(yōu)勢菌群競爭營養(yǎng)物質(zhì)和生存空間,使BEAC炭上生物量和生物活性逐漸降低;運行180d后,由于有限的營養(yǎng)機制無法滿足大量的微生物生長需求,激烈的競爭使大部分微生物消失,僅4株菌種在生態(tài)競爭中仍占有較多數(shù)量,包括2株優(yōu)勢菌(穿孔假單胞菌和枯草芽孢桿菌)和兩株土著菌。由此說明,BEAC工藝中土著菌群對優(yōu)勢菌群的生物穩(wěn)定性影響較大。 控制土著菌群進入BEAC系統(tǒng)的工藝條件研究結果表明,反沖洗周期為7-10d,反沖洗氣強度為8-10 L/(m2·s),BEAC工藝停留時間為15min,保證生物增強活性炭優(yōu)勢菌充分發(fā)揮生物降解能力,保持較強的生物活性,抑制土著菌群在活性炭表面數(shù)量增多。臭氧作為BEAC系統(tǒng)的前處理工藝可抑制土著菌群入侵,當臭氧投加量2-2.5mg/L,臭氧接觸時間大于10min時,可有效殺滅水中細菌并保證水中余臭氧對BEAC炭上優(yōu)勢菌的生物活性沒有影響。 通過PCR-DGGE指紋圖譜分析表明,穿孔假單胞菌、施氏假單胞菌、枯草芽胞桿菌在活性炭表面的附著效果好,生長條件范圍廣。特別是,穿孔假單胞菌和枯草芽胞桿菌在與土著菌群的競爭中始終占優(yōu)勢地位,保持較高生物活性。惡臭假單胞菌和巴利阿里假單胞菌不易附著在活性炭表面,受環(huán)境因素影響較大,尤其巴利阿里假單胞菌在臭氧-BEAC工藝運行過程中表現(xiàn)出生物活性低,數(shù)量少。因此,在工程應用中不考慮將巴利阿里假單胞菌作為優(yōu)勢菌。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

圖 3-3 優(yōu)勢菌種原子力顯微鏡照片F(xiàn)ig. 3-3 Atomic force photos of dominant bacteria各優(yōu)勢菌種形態(tài)大小約為：4 號菌 1μm×0.5μm、7 號菌 1μm×0.5μm、10 號菌m×0.6μm、11 號菌 1μm×0.5μm、15 號菌 2μm×0.8μm。表 3-1 優(yōu)勢菌種的形態(tài)學鑒定結果

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文4 的樣品（N1）固定化效果最也較差；pH 為 6 的樣品（N3菌 b 和 d 的固定化效果好，菌；pH 為 7 的樣品（N4）的固和 d 都固定上，條帶也較寬，上，菌 c 條帶較窄，條帶信，條帶信號強，固定化效果較N1 N2 N3 N4 N5土著菌群對生物增強活性炭系統(tǒng)的穩(wěn)定運行研

c) 固定化后活性炭×5000 d) 固定化后活性炭×5000圖 3-19 優(yōu)勢菌群固定化活性炭表面形態(tài)ig. 3-19 Microbiology morphology of dominant bacteria immobilizati結

【引證文獻】

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1 郜玉楠;李偉光;;臭氧對生物增強活性炭系統(tǒng)中菌群穩(wěn)定性影響研究[J];給水排水;2012年04期

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1 張多英;生物增強活性炭優(yōu)勢菌群穩(wěn)定及競爭特征研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

本文編號：2826557