【摘 要】
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随着城市经济的快速发展,大量有机污染物进入水体,再加上水动力不足,导致水体变黑变臭,已成为危害水生系统的严重问题,甚至成为城市发展的瓶颈。目前对黑臭水的修复技术很多,人工水草黑臭水体修复方式中一种低成本和绿色型的生物膜修复方式。但单一的人工水草技术的修复能力有限,本研究将人工水草与微生物菌剂组以提高对黑臭水的修复能力。本论文以黑臭水体为研究对象,利用人工水草与微生物菌剂组合工艺去除黑臭水体污染物。
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随着城市经济的快速发展,大量有机污染物进入水体,再加上水动力不足,导致水体变黑变臭,已成为危害水生系统的严重问题,甚至成为城市发展的瓶颈。目前对黑臭水的修复技术很多,人工水草黑臭水体修复方式中一种低成本和绿色型的生物膜修复方式。但单一的人工水草技术的修复能力有限,本研究将人工水草与微生物菌剂组以提高对黑臭水的修复能力。本论文以黑臭水体为研究对象,利用人工水草与微生物菌剂组合工艺去除黑臭水体污染物。对比最常用的四种人工水草（弹性立体纤维水草、生物绳、组合水草和碳素纤维水草）对黑臭水的处理效果,筛选出综合处理效果最佳的人工水草;并从黑臭河流沉积物中分离异氧硝化-好氧反硝化菌株,对其进行了脱氮性能测试和鉴定;将上诉筛选出的人工水草和菌剂组合处理黑臭水体,周期性投加菌剂,通过上覆水、沉积物、生物膜指标和微生物群落结构特征分析实验结果,探讨其对黑臭水的处理效果。主要得出以下结果:（1）通过对比弹性立体纤维水草、生物绳、组合水草和碳素纤维水草四种人工水草对黑臭水的综合处理效果发现:1)弹性立体纤维水草对水质的综合修复效果最佳,对CODcr、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为45.00%、97.48%、83.73%和73.10%;且上覆水物理指标ORP和电导率分别为-30 mv和952.38 u S/m,使水体从极度厌氧环境转化为缺氧环境,处理后的水质也高于其它处理组;2)弹性立体纤维水草生物膜的胞外聚合物（EPS）、生物量（VSS）和脱氢酶（DHA）含量分别为95.95 mg/g VSS、66.67 mg/cm~3和8.4 U/g,虽然EPS较低,但其VSS和DHA却高于其他组,其生物膜活性生物量、有机组分和微生物活性都是最高的;3)从生物膜和沉积物微生物群落结构与功能角度看,虽然生物膜中碳素纤维水草的微生物群落多样性和丰富度均高于弹性立体纤维水草组,但在沉积物中反之,这也代表弹性立体纤维水草在修复上覆水时,对沉积物也有一定修复效果;脱氮除磷菌属丰度与上覆水氮磷的去除率相符。（2）从黑臭河流底泥分离出了一批异氧硝化-好氧反硝化菌株,一共分离了13株异氧硝化-好氧反硝化菌株。其中N1对NO3--N的去除率为99.46%,对NH4+-N的去除率为54.28%,综合脱氮能力最佳。通过生理生化和鉴定发现该菌株为假单胞菌属,将其命名为Pseudomonas sp.N1。（3）利用弹性立体纤维水草与微生物菌剂组合修复黑臭水体发现:1)弹性立体纤维水草与菌剂组对CODcr、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为67.5%、99.59%、96.51%和89.50%,且上覆水物理指标ORP和电导率分别为11 mv和872 u S/m,使水体从极度厌氧环境转化为好氧环境,处理后的水质综合修复效果最佳;2)弹性立体纤维水草与菌剂组生物膜VSS、EPS和DHA分别为80.91 mg/cm~3、122.34mg/g VSS和13.7 U/g,其生物膜活性生物量、有机组分和微生物活性均显著高于仅安装弹性立体纤维水草组;3)在微生物群落结构与功能上,菌剂的投加显著提高微生物群落的丰富度、多样性和均匀度,使与碳、氮和磷去除相关菌属丰度增加,增强了碳代谢、氮代谢和硫代谢强度。本研究将人工水草与微生物菌剂组合黑臭水体得到了较优的效果,为治理黑臭水体提供了一种经济适用和较好治理效果的原位生态修复技术。
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