论文部分内容阅读
针对受污染底泥污染物释放导致上覆水体二次污染的问题,本文首先研究了湖塘底泥污染现状及污染底泥对上覆水体的影响,然后对固定化微生物载体特性进行分析,并应用固定化微生物技术对湖塘底泥进行修复,通过改变装置的设置位置、上覆水DO以及pH,筛选出固定化微生物原位修复湖塘底泥的最佳工艺条件,并在最佳工艺条件下进行验证实验,最后利用高通量测序技术对固定化微生物原位修复湖塘底泥体系中微生物群落结构进行解析。本研究结果对优化反应器运行、提高处理效果有重要意义,可以为固定化微生物技术原位修复湖塘底泥的实际应用提供参考。主要结论如下:(1)对湖塘底泥及水体进行监测及污染现状评价的结果表明,湖塘底泥受磷、氮、碳的污染程度均属于重度污染,湖塘水体均达到了富营养化,且湖塘水体的污染程度与底泥的污染程度的相关性为正相关。(2)当底泥的释放量最大时可使上覆水由去离子水变成地表水环境质量标准(GB3838-2002)劣V类水。当pH呈中性及好氧条件时,可减少底泥污染物的释放。(3)经过表面孔隙度分析和BJH模型计算,平均孔径为3.4 nm;总孔体积为0.03 cm3/g,比表面积达到31.7 m2/g;扫描电镜结果表明,固定化微生物载体存在各种缝隙和孔道等结构,有利于微生物的生长繁殖及微生物浓度的增加;能谱分析结果表明,固定化微生物载体的主要成分为SiO2。(4)固定化微生物技术原位修复湖塘底泥的最佳工艺条件为:载体柱的最佳设置位置为泥水交界面,最佳DO为6 mg/L,最佳pH值为7。最佳条件下,原水水质属于劣V类水,经过一个月的原位修复,上覆水达到Ⅲ类水质标准,而对照组仍为劣V类;底泥中TOM、TN、TP的去除率分别为33.4%、43.4%、23.2%。泥样中所含有机物浓度均大大降低,甚至有五种已经检测不到,但同时也有一种新的有机物出现。(5)高通量测序结果表明,固定化微生物曝气技术应用过程中上覆水和底泥微生物群落结构发生显著变化,菌群多样性、丰度以及水相与泥相的菌群相似性均有所增加;其中,反应器中上覆水的优势菌种为Perlucidibaca、Limnohabitans、芽孢杆菌属、噬氢菌属、分支杆菌属等;底泥中的优势菌种有甲烷绳菌属、Methanoregula、Candidatus Competibacter、甲烷丝状菌属等。冗余分析表明,总磷是影响水样和底泥微生物群落结构的主要环境因子。