本文關鍵詞：AMF-鳶尾—聚氨酯載體生物凈化體系對水中氮磷的去除效能研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展,使得大量含有氮、磷物質(zhì)的污水超負荷的排入湖泊、水庫等景觀水體,加劇了水體氮磷污染的程度及范圍,不但給經(jīng)濟帶來了嚴重的損失,對人類的健康也造成了巨大的威脅,因而湖泊、水庫等自然水體的氮磷污染問題已經(jīng)成為全球范圍水環(huán)境保護中的重大項目。本研究建立在大量研究報道關于叢枝菌根真菌(AMF)促進宿主植物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的基礎上,將鳶尾聯(lián)合AMF構(gòu)建共生體系,考察不同生物凈化體系(AMF-鳶尾共生系統(tǒng)、聚氨酯載體微生物體系及AMF-鳶尾-聚氨酯載體生物凈化體系)對不同濃度氮磷污水的去除效果,從環(huán)境微生物學角度出發(fā)探究不同生物處理體系對氮磷的去除機理,綜合評價不同生物凈化系統(tǒng)對污染水體去除效果最佳的氮磷濃度,為生物凈化體系在實際工程中的應用提供有利的科學依據(jù)。土培階段分別對G.mosseae、G.intraradices聯(lián)合鳶尾構(gòu)建AMF-鳶尾共生系統(tǒng),考察不同AMF對鳶尾生長的促生作用。結(jié)果表明:AMF與鳶尾構(gòu)建的菌根復合體可以形成互惠互利的共生關系,不同AMF分別從地上、地下方向促進鳶尾生長,其中G.mosseae對鳶尾地上部分的生長促進作用更明顯,且改善了鳶尾對營養(yǎng)脅迫狀態(tài)的抗逆性能及對外界環(huán)境侵害的抗性。而G.intraradices對鳶尾的促生作用主要是顯著增強了鳶尾的總根長、比表面積、根體積和平均直徑等地下根系形態(tài)指標。由于應用植物修復技術(shù)凈化水體主要借助的是根系的過濾功能及其發(fā)達的根系可以為微生物提供良好的棲息場所,因而選取G.intraradices與鳶尾構(gòu)建的共生體系用于水體凈化。AMF—鳶尾共生體系可有效緩解不同濃度的氮磷污染問題且去除效果穩(wěn)定,對于總氮的去除效果隨水中總氮含量的增加而升高,其中TN為40mg/L的高濃度污水在AMF-鳶尾共生體系投入第25天時TN、NH4+-N、NO3--N的去除率分別達到97.6%、96.7%和98.7%。利用Illumina Mi Seq技術(shù)對微生物群落結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測,結(jié)果表明:AMF-鳶尾共生體系凈化水體除了依靠根系的吸附性能外,重要的是其根系附集著大量的具有脫氮功效的優(yōu)勢菌群,如厭氧反硝化細菌Comamonadaceae unclassified、異養(yǎng)硝化好氧反硝化細菌Acidovorax、硝化細菌Rhodanobacter。而AMF-鳶尾共生體系對于氮磷污水總磷的去除率則是隨總磷含量的增加而降低,其中對于TP為0.4mg/L的低濃度污水在投入AMF-鳶尾共生體系25天時TP的去除效能達到80.5%,同時AMF-鳶尾共生體系根系附集著大量的好氧反硝化聚磷菌Dechloromonas、聚磷菌Thermomonas等除磷功效的優(yōu)勢菌群。聚氨酯載體微生物體系對水中氮磷的去除率與氮磷濃度成正比,當其投入污水4天后達到最佳的處理效果,隨后水中氮磷濃度會發(fā)生反彈。聚氨酯載體微生物體系對TN、TP濃度分別為40mg/L和8mg/L的高濃度污水去除效能最高TN、NH4+-N、NO3--N、TP去除率分別達91.2%、95.6%、98.3%、72.5%。因而聚氨酯載體微生物體系適用于凈化周期短且溶解氧充裕的高濃度氮磷水體。從微生物形態(tài)學及生理學的角度可以看出聚氨酯載體內(nèi)部及表層可以為微生物提供好氧及厭氧分區(qū),其內(nèi)部多為球狀及短桿狀細菌,而表面多為長桿及絲狀菌;從微生物異化作用類型上劃分聚氨酯載體內(nèi)部的優(yōu)勢菌群大多為厭氧及兼性細菌為主,優(yōu)勢細菌為Comamonadaceae unclassified;而附著在聚氨酯表層的優(yōu)勢菌群則主要為好氧、厭氧及兼性細菌,優(yōu)勢菌群主要有:Comamonadaceae unclassified、Acidovorax、Dechloromonas。AMF-鳶尾-聚氨酯載體生物凈化體系的構(gòu)建有效提高了AMF-鳶尾共生體系的光合作用、吸收利用硝酸鹽能力、適應環(huán)境能力及對細胞膜結(jié)構(gòu)的保護作用。生物凈化體系適用于處理氮磷污染不嚴重的景觀等自然水體的生態(tài)修復,極大程度的縮短了處理時間。其中5mg/L和1mg/L為AMF-鳶尾-聚氨酯載體生物凈化體系處理水體TN、TP的臨界濃度,在此濃度范圍內(nèi),隨著凈化時間的延長,水中氮磷的去除效能在8天達到穩(wěn)定狀態(tài),其中生物凈化體系對TN為2mg/L,TP為0.4mg/L的低濃度水體TP、TN、NH4+-N、NO3--N的去除效能最高可分別達到99%、92.9%、92.6%、96.2%,且出水氮磷濃度降至富營養(yǎng)化限值以下。通過Illumina Mi Seq測序技術(shù)檢測系統(tǒng)內(nèi)部的優(yōu)勢菌群多為脫氮、除磷功效的菌群,證明AMF—鳶尾共生體系聯(lián)合聚氨酯載體構(gòu)建的生物凈化體系內(nèi)部存在強烈的氨化作用、硝化-反硝化作用、短程硝化過程、同步脫氮除磷過程。其中優(yōu)勢菌群主要有Rhodopseudomonas、Comamonadaceae unclassified、Enterobacter。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703

【參考文獻】

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