固定化菌剂原位净化养殖水体效果及对微生物群落结构的影响

为深入了解固定化菌剂原位应用对养殖水体净化效果及对养殖环境中微生物群落结构的影响,监测了养殖池塘原位修复过程中水质指标变化,同时采用高通量测序方法,分析了养殖底泥与水体中微生物群落的变化特征。结果表明:实验组中养殖池塘的CODMn和氨氮的去除效果均得到了显著提升(P<0.05)。CODMn去除率从26.14%升至52.49%,氨氮去除率从76.21%提升至90.73%。CODMn的浓度基本满足养殖尾水一级排放标准,氨氮可以稳定低于0.5 mg·L^(-1),养殖过程中TP浓度保持稳定,满足排放标准。实验组水中微生物的多样性Shannon指数和丰富度Chao指数显著高于对照组(P<0.05)。固定化菌剂的加入使得实验组的环境微生物OTU数和独有的OTU数均相应增加,实验组底泥与水体间共有的OTU数更多。主坐标分析(PCoA)表明,与对照组相比,实验组中优势微生物种群的变化较大,变形菌门(Proteobacteria)数量升高促进了氨氮的转化;促进动物和植物遗骸腐烂的放线菌门(Actinobacteria)以及拟杆菌门(Bacteriidota)数量的降低与实验组中耗氧性有机污染物CODMn的浓度大幅降低有关;属水平上相对丰度的变化也反映出固定化菌剂原位应用优化了环境微生物群落结构。

不同固定化微生物颗粒降解养殖尾水中污染物的性能评价

选取3种载体(凹凸棒土、卡拉胶以及硅藻土)进行固定化微生物颗粒制备,并对不同颗粒性能、污染物去除性能及主要影响因素进行了研究。颗粒性能研究表明:凹凸棒土与硅藻土固定化微生物颗粒具有较好的机械强度,卡拉胶机械强度低;在有营养补充的前提下,凹凸棒土和卡拉胶可以稳定释放1.50×10^(6)CFU/mL和2.60×10^(5)CFU/mL的微生物,硅藻土固定化微生物颗粒缓释性能较差;利用Monod方程拟合可得,对于COD_(Mn),硅藻土固定化微生物颗粒具有最大的比降解速率(μmax),卡拉胶与之相当,凹凸棒土最低,同时硅藻土固定化微生物颗粒的K_(s)值显著低于其他两种颗粒;氨氮降解动力学也呈现了相似的规律。环境条件对固定化微生物颗粒降解污染物的影响分析表明:中性(pH=7)条件下,凹凸棒土、卡拉胶、硅藻土固定化颗粒降解COD_(Mn)的一级速率常数最高;凹凸棒土与硅藻土固定化微生物颗粒在中性和碱性条件下的降解氨氮速率更高,卡拉胶在中性条件下降解氨氮速率最高。固定化微生物颗粒降解COD_(Mn)、氨氮的一级反应速率常数随温度的升高而增大,其中凹凸棒土固定化微生物颗粒对温度的变化更为敏感。除了硅藻土固定化微生物颗粒以外,随着污染物初始浓度的增加,其余两种载体降解COD_(Mn)的一级反应速率常数k1值显著上升(P<0.05)。不同曝气强度下3种固定化微生物颗粒降解COD_(Mn)一级反应速率无显著性差异(P>0.05),更高的曝气强度对氨氮降解有利。

凹凸棒土固定化微生物颗粒性能及处理效果影响因素分析

选取直径2 mm的凹凸棒土小球为无机载体,利用吸附法固定池塘土著微生物制成固定化微生物颗粒,研究其颗粒性能以及对养殖水体中COD_(Mn)和氨氮去除性能。颗粒性能实验结果显示,固定化微生物颗粒具有较好的机械强度;缓释到水中的微生物数量可维持在1.5×10^(6) CFU/mL,并且能较好地适应多变的环境条件,缓释性能稳定;利用Monod方程拟合可得,固定化微生物颗粒降解污染物性能良好。环境条件对固定化微生物颗粒降解污染物的影响分析表明:中性条件下COD_(Mn)的降解最优,中性和碱性条件下有利于颗粒对氨氮的转化;不同气体流量对固定化微生物颗粒降解COD_(Mn)无显著性差异(P>0.05),水体中溶解氧最高[DO=(8.600±0.028)mg/L]时,氨氮降解效果最优;污染物初始浓度升高,固定化微生物降解COD_(Mn)、氨氮的一级反应速率逐渐增加(除了初始氨氮浓度过高时);在10~35℃内,温度越高,颗粒降解COD_(Mn)、氨氮速率越大。