自養(yǎng)型生物除錳濾層的構(gòu)建與除錳效果研究.pdf

1、生物法去除地下水中的錳已經(jīng)得到廣泛的認同與應(yīng)用，諸多研究表明該方法主要是建立一個以錳氧化菌為優(yōu)勢菌群的生物濾層，利用濾層中微生物催化氧化作用去除地下水中的錳。但通常地下水中的有機物含量極低，對以異養(yǎng)型微生物為優(yōu)勢菌群構(gòu)建的除錳濾層，常會導(dǎo)致除錳效果運行不穩(wěn)定的問題。
　　本研究根據(jù)地下水的水質(zhì)特點，構(gòu)建了以自養(yǎng)型微生物為優(yōu)勢菌群的除錳濾層，研究了自養(yǎng)型生物除錳濾層的啟動、運行效果及影響因素，并對自養(yǎng)型生物濾層的成熟過程進行了分析。

2、
　　采用錐形瓶小試實驗的方法對自養(yǎng)型錳氧化菌進行篩選、馴化和富集培養(yǎng)。實驗選用污水廠曝氣池中的硝化段活性污泥作為自養(yǎng)型錳氧化菌菌種的來源，利用JFM培養(yǎng)基對自養(yǎng)型錳氧化菌進行篩選和馴化。通過調(diào)整檸檬酸鐵銨的濃度得到了培養(yǎng)自養(yǎng)型錳氧化菌的最優(yōu)培養(yǎng)基JFM4。利用該培養(yǎng)基富集培養(yǎng)出的自養(yǎng)型錳氧化菌的除錳率在90％以上。通過平板培養(yǎng)獲得了3種不同的菌落，并利用16S rDNA測序以及革蘭氏染色對獲得的高效自養(yǎng)型錳氧化菌進行初步鑒定，發(fā)

3、現(xiàn)該菌液中包含產(chǎn)堿桿菌科、德克斯氏菌屬和假單胞菌屬3種不同的菌，均為革蘭氏陰性菌。
　　通過柱實驗?zāi)M實際生物除錳濾池，研究了濾層的接種和啟動。實驗選用石英砂和玻璃珠作為濾柱的填充濾料，采用間斷式內(nèi)循環(huán)的接種方式對濾層進行接種，接種循環(huán)液分別是課題組前期實驗培養(yǎng)成熟濾柱的反沖洗菌液和利用JFM4培養(yǎng)基富集得到的自養(yǎng)型錳氧化菌菌液。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在接種條件相同的情況下，接種以上兩種不同循環(huán)液的石英砂濾層和接種相同循環(huán)液的石英砂與玻璃

4、珠濾層在接種期間其除錳效果基本上是一致的?？刂圃畻l件不同，研究了無機鹽營養(yǎng)、氮營養(yǎng)、pH和ORP對濾層啟動的影響，結(jié)果表明:向原水中投加1％的培養(yǎng)基成分（除去檸檬酸鐵銨和硫酸錳）以補充無機鹽營養(yǎng)可以促進自養(yǎng)型生物除錳濾層的成熟;氮營養(yǎng)是自養(yǎng)型生物除錳濾層啟動成功的必要因素，且向原水中投加0.5mg/L的氨氮（以氮計）比投加0.5mg/L的硝酸鹽氮（以氮計）更有利于濾層的啟動;當原水中的pH值在7-7.2之間時，ORP值需要大于350m

5、V的條件下，自養(yǎng)型生物除錳濾層才能正常啟動。
　　利用培養(yǎng)成熟的濾柱，研究了成熟自養(yǎng)型生物濾層的運行效果和影響，并對自養(yǎng)型生物濾層的成熟過程進行了分析。通過控制原水條件不同，研究了濾速、進水氨氮和進水錳濃度對成熟自養(yǎng)型生物除錳濾層運行的影響。結(jié)果表明:當原水中[Fe2+]為0.15mg/L，DO在8-10mg/L之間，pH值在7-7.2之間，水溫為15-28℃，反沖洗強度為6.5L/(s.m2)時，最佳濾速需控制在12m/h以下，

6、水中的氨氮濃度應(yīng)滿足0.5-1.5mg/L，進水錳濃度不大于3.6mg/L。通過觀察濾層在培養(yǎng)過程中的表觀變化并結(jié)合濾層對水中Mn2+的去除情況，分析了濾層成熟過程中濾層中生物膜的形成過程，生物膜的形成大致分為適應(yīng)期和對數(shù)生長期，它是濾層去除錳離子的功能主體。對成熟石英砂和玻璃珠進行掃描電鏡和紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，成熟濾料表面含有大量的錳氧化物和微生物，其中含有Leptothrix纖發(fā)菌屬和Gallionella披毛菌屬。采用灼燒法等物理手