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(rèn)同與應(yīng)用，諸多研究表明該方法主要是建立一個(gè)以錳氧化菌為優(yōu)勢(shì)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(jī)物含量極低，對(duì)以異養(yǎng)型微生物為優(yōu)勢(shì)菌群構(gòu)建的除錳濾層，常會(huì)導(dǎo)致除錳效果運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題。
　　本研究根據(jù)地下水的水質(zhì)特點(diǎn)，構(gòu)建了以自養(yǎng)型微生物為優(yōu)勢(shì)菌群的除錳濾層，研究了自養(yǎng)型生物除錳濾層的啟動(dòng)、運(yùn)行效果及影響因素，并對(duì)自養(yǎng)型生物濾層的成熟過(guò)程進(jìn)行了分析。

2、
　　采用錐形瓶小試實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)自養(yǎng)型錳氧化菌進(jìn)行篩選、馴化和富集培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)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(lái)源，利用JFM培養(yǎng)基對(duì)自養(yǎng)型錳氧化菌進(jìn)行篩選和馴化。通過(guò)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(guò)平板培養(yǎng)獲得了3種不同的菌落，并利用16S rDNA測(cè)序以及革蘭氏染色對(duì)獲得的高效自養(yǎng)型錳氧化菌進(jìn)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(guò)柱實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)際生物除錳濾池，研究了濾層的接種和啟動(dòng)。實(shí)驗(yàn)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(duì)濾層進(jìn)行接種，接種循環(huán)液分別是課題組前期實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)、氮營(yíng)養(yǎng)、pH和ORP對(duì)濾層啟動(dòng)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(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽營(yíng)養(yǎng)可以促進(jìn)自養(yǎng)型生物除錳濾層的成熟;氮營(yíng)養(yǎng)是自養(yǎng)型生物除錳濾層啟動(dòng)成功的必要因素，且向原水中投加0.5mg/L的氨氮（以氮計(jì)）比投加0.5mg/L的硝酸鹽氮（以氮計(jì)）更有利于濾層的啟動(dòng);當(dāng)原水中的pH值在7-7.2之間時(shí)，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(dòng)。
　　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(yùn)行效果和影響，并對(duì)自養(yǎng)型生物濾層的成熟過(guò)程進(jìn)行了分析。通過(guò)控制原水條件不同，研究了濾速、進(jìn)水氨氮和進(jìn)水錳濃度對(duì)成熟自養(yǎng)型生物除錳濾層運(yùn)行的影響。結(jié)果表明:當(dāng)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(qiáng)度為6.5L/(s.m2)時(shí)，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(jìn)水錳濃度不大于3.6mg/L。通過(guò)觀察濾層在培養(yǎng)過(guò)程中的表觀變化并結(jié)合濾層對(duì)水中Mn2+的去除情況，分析了濾層成熟過(guò)程中濾層中生物膜的形成過(guò)程，生物膜的形成大致分為適應(yīng)期和對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，它是濾層去除錳離子的功能主體。對(duì)成熟石英砂和玻璃珠進(jìn)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