氯胺消毒供水管網(wǎng)生物膜中的硝化菌群特性研究.pdf

1、硝化作用在氯胺消毒的供水系統(tǒng)中是普遍存在的,它的存在給消毒劑消耗、異養(yǎng)菌再生長、管網(wǎng)水質(zhì)等都帶來許多不利的影響。本研究以上海市自來水閔行有限公司實(shí)際供水管網(wǎng)生物膜中的硝化細(xì)菌(包括氨氧化細(xì)菌和亞硝酸鹽氧化菌)為研究對象,同時(shí)聯(lián)系其它相關(guān)參數(shù),分析了硝化細(xì)菌對供水過程的影響機(jī)理。本研究主要進(jìn)行了以下幾方面工作:從實(shí)際氯胺消毒供水管網(wǎng)中獲取生物膜樣品和對應(yīng)的水樣,通過MPN-Griess計(jì)數(shù)法測定了生物膜中硝化細(xì)菌的存在水平,即單位干重的生

2、物膜樣品中硝化細(xì)菌的數(shù)量;同時(shí)利用相應(yīng)的物理、化學(xué)、生物分析方法測定與生物膜樣品對應(yīng)的飲用水水質(zhì)參數(shù),如氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、總氯、余氯、一氯胺等化合物的濃度及溫度、pH值等,以及生物膜參數(shù)包括異養(yǎng)菌(HPC)數(shù)量、可溶性有機(jī)碳(DOC)含量等。結(jié)果表明:(1)氨氧化細(xì)菌(AOB)在該供水管網(wǎng)中普遍存在,且其存在水平比較高,而亞硝酸鹽氧化菌(NOB)僅存在于少量的生物膜樣品中;(2)氨氧化細(xì)菌的存在水平和氯胺消毒劑濃度之間具有明顯

3、的負(fù)相關(guān),即氯胺消毒劑濃度越高,氨氧化細(xì)菌存在水平就越低,這說明在該供水管網(wǎng)中氯胺對氨氧化細(xì)菌主要起消毒作用;(3)氨氧化細(xì)菌的存在水平和異養(yǎng)菌的存在水平之間的正相關(guān)性非常明顯,可見兩者在生長過程中有相互促進(jìn)的作用;(4)氨氧化細(xì)菌的存在水平和其參數(shù)相關(guān)性明顯,如和溫度、pH值、亞硝酸鹽氮濃度等正相關(guān),而和氨氮、硝酸鹽氮濃度以及管道內(nèi)徑負(fù)相關(guān)。這些結(jié)果對于理解實(shí)際管網(wǎng)中氨氧化細(xì)菌的作用以及如何控制氨氧化細(xì)菌生長具有重要的意義。本研究利用

4、PCR-DGGE、DNA測序等分子生物學(xué)方法分析了硝化細(xì)菌的種群多樣性,同時(shí)分析了其種群多樣性和各相關(guān)參數(shù)之間的聯(lián)系。結(jié)果表明:(1)亞硝酸鹽氧化菌普遍存在于各生物膜樣品中,這與常規(guī)方法檢測結(jié)果有明顯不同,說明利用MPN-Griess方法檢測亞硝酸鹽氧化菌具有很大的局限性,而分子生物學(xué)手段可以彌補(bǔ)其靈敏性不高的缺點(diǎn);(2)從所研究的管網(wǎng)生物膜中共獲得27種氨氧化細(xì)菌或似氨氧化細(xì)菌以及23種亞硝酸鹽氧化菌或似亞硝酸鹽氧化菌;這表明該供水管

5、網(wǎng)中硝化細(xì)菌的生長非常旺盛和穩(wěn)定;(3)許多硝化細(xì)菌首次在供水管網(wǎng)被發(fā)現(xiàn),如Nitrosolobussp.、Nitrosomonadaceaebacterium等氨氧化細(xì)菌以及Nitrococcussp.、Nitrite-oxidizingbacterium等亞硝酸鹽氧化菌;(4)生物膜中硝化細(xì)菌菌種的變化和供水水質(zhì)等參數(shù)之間有一定聯(lián)系,特別是和消毒劑之間的聯(lián)系值得關(guān)注,如Nitrosomonassp.Is32等硝化細(xì)菌對消毒劑的抗性較

6、強(qiáng)。為了簡化環(huán)境條件,本研究通過模擬實(shí)驗(yàn)針對性地研究了氨氧化細(xì)菌(AOB)的生長對消毒劑消耗的影響、AOB的生長對HPC再生長的促進(jìn)作用以及AOB的附著生長能力。結(jié)果表明:(1)一般情況下,氨氧化細(xì)菌對消毒劑的抗性比異養(yǎng)菌強(qiáng),且氨氧化細(xì)菌對氯胺消毒劑消耗的影響明顯不同于異養(yǎng)菌,氨氧化細(xì)菌可以利用氯胺分解產(chǎn)生的氨氮作為營養(yǎng)物質(zhì),從而促進(jìn)氯胺消毒劑的衰減;(2)氨氧化細(xì)菌能夠在生長過程中合成供異養(yǎng)菌生長需要的有機(jī)物,從而促進(jìn)異養(yǎng)菌的再生長;