信号分子强化沸石生物再生及沸石覆盖修复底泥的研究

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近些年来,因为我国经济的飞速发展,我国的水体污染已经变得非常严重,这已经成为制约我国经济发展、影响人们生活的亟需解决的重要问题,因而控制水体的内源污染则显得尤其重要,本文主要利用生物覆盖层进行污染底泥的原位修复,对污染物进行持续性、无害化处理。本论文通过使用两种不同的信号分子N-(3-oxohexanoyl)-L-homoserinelactone(OHHL)、N-(β-Ketocaproyl)-DL-homoserine lactone(C6)强化细菌在沸石上的富集,探究富集硝化与反硝化细菌对生物沸石原位再生能力的影响,通过测定挂膜沸石覆盖层的菌液Zeta电位、胞外聚合物(EPS)的变化和细菌的FISH图片,分析研究信号分子在沸石上富集反硝化细菌的机理,以期提高生物沸石原位再生能力,实现持续修复污染底泥的目的。结果表明:(1)C6能显著提高硝化细菌WGX10、WGX18和反硝化细菌HF3、HF7、WGX15、HAT5在沸石上的富集能力,信号分子OHHL效果次之。当菌液组合为WGX10、WGX18、HF3、HF7时C6浓度为2.0μM时,细菌在沸石上附着量最大,为0.030g/g,当菌液组合为WGX10、WGX18、WGX15、HAT5时C6浓度为1.0μM时,细菌在沸石上附着量最大,为0.033g/g。(2)当菌液组合为WGX10、WGX18、HF3、HF7时,单独投加C6浓度为2.0μM时,低铵沸石(0.787mg/g、1.557mg/g、2.275 mg/g)的原位再生率较高为37.6%-71.38%,当菌液组合为WGX10、WGX18、WGX15、HAT5时,单独投加C6浓度为1.5μM时,低铵吸附沸石(0.787mg/g、1.557mg/g、2.275 mg/g)原位再生率为40.71%-79.62%,高铵吸附沸石(2.866 mg/g、3.511 mg/g)原位再生率为38.17%-39.61%。当同时投加C6和OHHL时,效果不明显。(3)信号分子提高了细菌表面的Zeta电位,因此提高了细菌在沸石上的附着量。信号分子影响细菌的EPS,提高了EPS中色氨酸类芳香族蛋白质和酪氨酸类芳香族蛋白质的浓度,从而提高细菌的粘附性,达到强化细菌在沸石上附着的目的。通过FISH图片可看出投加信号分子后,反硝化细菌在总菌中所占比例升高。(4)通过对污染河流的两次取样分析可得,溶解氧浓度与氨氮浓度呈反比关系,并且底泥有向上覆水释放氨氮的倾向。(5)两轮底泥试验结果表明,在沸石上富集硝化和反硝化细菌能够持续修复污染底泥,当信号分子C6浓度在1.5μM时,两轮均可将上覆水氨氮浓度达到Ⅲ类水质标准。并且经过Nacl改性后的沸石效果更好。(6)信号分子C6可有效提高硝化和反硝化细菌在沸石上的附着,从而使挂膜沸石覆盖层持续对底泥进行修复。第一轮试验结束后,信号分子强化天然挂膜沸石覆盖层系统中生物去除率可达75%,改性沸石可达76.34%,第二轮试验结束后,天然沸石生物去除率可达53.83%,改性沸石可达58.61%。
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