土著菌群對生物增強活性炭系統(tǒng)的穩(wěn)定運行研究.pdf

1、生物增強活性炭技術(shù)（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

2、，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(shù)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(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　研究結(jié)果表明：優(yōu)勢菌群生長適應(yīng)范圍寬于土著菌群，在適宜條件下生長所得的

3、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(jié)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(dǎo)致對

4、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

5、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(jié)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

6、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