富营养化水体清淤后微生物控氮技术应用研究

发布时间：2019-10-23 04:05

【摘要】：底泥疏浚技术是目前最常用的富营养化湖泊修复方式,但在移除内源污染的同时会引发一系列环境问题。本文将底泥疏浚技术和微生物修复技术相结合,利用微生物的作用弥补底泥疏浚技术的不足。主要研究结果如下:(1)具有反硝化特性细菌的筛选用DM培养基和添加硝酸盐的LB培养基筛选到具有最佳反硝化性能的施氏假单胞菌ADH1(Pseudomonas stutzeri),硝酸盐及总氮的去除率分别达到100%和82%。(2)不同氮循环细菌在水缸模拟系统中的作用效果氨化细菌能明显增强底泥氨氮的释放,使上覆水中氨氮含量从0.244 mg/L增加到0.908 mg/L;硝化细菌能显著提高上覆水中氨氮的去除效率,在低浓度和高浓度氨氮模型中,投加硝化细菌后氨氮的去除率分别为83.9%和99.5%;反硝化细菌ADH1及DNF均能提高硝态氮及总氮的去除率,DNF对硝态氮及总氮的去除率分别达到99.5%和89.2%,ADH1对硝态氮及总氮的去除率则分别为82.5%和54.4%。(3)清淤及投菌在不同污染情况的模拟系统中对营养盐释放的影响当积淤较浅时,清淤能有效控制底泥氨氮的释放;当上覆水污染程度较重时,清淤及投菌均能有效降低上覆水营养盐浓度,而当上覆水污染物浓度较低时,清淤及投菌反而会打破上覆水与底泥的吸附平衡,导致底泥氨氮短期内的释放;投加氮循环细菌能促进底泥氨氮释放,投菌组比未投菌组上覆水氨氮含量高出3.02 mg/L,实验结束后底泥总氮则比未投菌组低19%左右;清淤会影响湖泊系统硝化反硝化作用,使得硝化作用增强及反硝化作用减弱;清淤后投加反硝化细菌能强化反硝化作用,加速硝态氮及总氮的去除,投菌后系统硝态氮及总氮比未投菌处理组分别最多低3.1 mg/L及2.3 mg/L;(4)有外源污染存在的情况下清淤及投菌对营养盐释放的影响当有外源污染进入模拟系统时,会大量消耗系统溶氧从而抑制系统的硝化作用,使氮循环受阻,污染物累积;若提供充足的溶氧,清淤则能促进硝化作用;投加氮循环菌后,会促进氨氮的释放,含量增加0.03 mg/L~2 mg/L;在有外源污染时,投菌对硝酸盐及总氮没有明显的去除效果,而清淤能促进底泥对总氮的吸附作用。
【图文】：

总氮,菌株,亚硝态氮,硝态氮

图 3.1 震荡培养条件下不同菌株在 DM 反硝化培养基中的生长情况及对硝态氮、亚硝态氮、总氮的去除情况Fig3.1 Growth situation and degradation of nitrate, nitrite and total nitrogen of different strains in DMdenitrification medium and in shaking incubation condition在震荡即溶氧较高的条件下（图 3.1），菌株 ADH1 生长良好，12 h 时 OD600即达到 0.76，DNF 生长较缓慢，72h 时 OD600才达到 0.56，而其它两株菌几乎未生长。菌株 ADH1 在 12 h 时对硝酸盐的利用率达到 100%，24 h 时对总氮的降解率达到34.2%，在震荡条件下，该菌转化的硝酸盐大部分用于菌体的生长，同时也表现出一定的反硝化能力，说明该菌株在溶氧较高的条件下也能进行一定的反硝化作用。菌株 DNF 在 72 h 时对硝酸盐的利用率也达到 91.1%，但对总氮没有表现出明显的降解效果。在该条件下，检测到菌株 DNF 有少量的亚硝酸盐的积累，而其它几株菌未检测到亚硝酸盐的积累。

亚硝态氮,总氮,静置培养,菌株

图 3.2 静置培养条件下不同菌株在 DM 反硝化培养基中的生长情况及对硝态氮、亚硝态氮、总氮的去除情况Fig3.2 Growth situation and degradation of nitrate, nitrite and total nitrogen of different strains in DMdenitrification medium and in standing incubation condition在静置即溶氧较低的条件下（图 3.2），4 种菌株中只有假单胞菌 ADH1 表现出较好的反硝化性能，，该菌 12 h 时对硝酸盐的利用率即达到 100%，24 h 时对总氮的降解率达到 82.4%，在静置条件下该菌转化的硝酸盐大部分用于反硝化作用。从OD600数值可看出，菌株 ADH1 在 12 h 时 OD600达到 0.21，而其它几株菌除了 DNF有较缓慢的生长趋势外，均未良好生长。DM 反硝化培养基营养成分较简单，硝酸盐为唯一氮源，菌株 ADZ1 和 GC5 可能在硝酸盐为唯一氮源的情况下难以生长，因此在该培养基中，这两株菌株几乎未生长，从而无法表现出反硝化性能。3.1.2 以添加硝酸盐的 LB 培养基进行筛选
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52

【参考文献】