目前，城市景觀(guān)水體污染日益嚴重，藻類(lèi)泛濫、水體黑臭、水色發(fā)綠、蚊蠅滋生、觀(guān)賞性魚(yú)類(lèi)成批死亡等已成為景觀(guān)水體中的常見(jiàn)現象。利用生物修復技術(shù)治理受污染景觀(guān)水體，強化其自?xún)艄δ埽殉蔀榄h(huán)保工作者的研究熱點(diǎn)。生物化工藝的微生物濃度高，具有豐富的生物相，并且其填米上的微生物受環(huán)境影響較小，工藝運行效果穩定，在我國已被廣泛應用。但對于生物接觸氧化處理景觀(guān)水體的研究，目前主要集中在凈化效果的考察，而有關(guān)生物膜的特性和掛膜啟動(dòng)等基礎性研究報道較少。
筆者在華東師范大學(xué)校園內的赤水河中進(jìn)行彈性立體填料和組合填料的動(dòng)態(tài)培養自然掛膜，考察了掛膜階段填料外觀(guān)、生物相、生物量及生物膜上異養菌、硝化菌、藻類(lèi)等的變化情況，以期為生物接觸氧化法修復城市景觀(guān)水提供參考。
1 材料與方法
1.1 試驗水質(zhì)
試驗地點(diǎn)為華東師范大學(xué)校園內的赤水河，試驗時(shí)間為2007年12月10日期2008年1月23日。試驗期間的水質(zhì)：CODMn、BOD5、TN、NH3-N、TP分別為（2.73~4.70）、3.00、（1.36~1.75）、（0.23~0.88）、（0.08~0.09）mg/L,葉綠素a為6.18μg/L,水溫為6.0~11.8℃。
1.2 試驗材料
試驗過(guò)程中主要研究了彈性立體填料和組合填料的掛膜情況。其中，彈性填料每根長(cháng)為1.5m，組合填料每根有15盤(pán)片，每種填料在河道中均布置30根。
1.3 分析項目與方法
定期取樣（取樣頻率為3次/周）分析填料表面生物膜的生物相、生物量、異養菌、硝化菌及附著(zhù)的藻類(lèi)等，其中，生物量：差量法；異養菌：營(yíng)養瓊脂培養基于28~30℃下培養樣品，MPN計數；藻類(lèi)：魯哥氏碘液法；生物相：電子顯微鏡。
2 結果與討論
2.1 填料外觀(guān)和生物相的變化
填料放入河道后，隨著(zhù)掛膜時(shí)間的延長(cháng)，彈性立體填料外觀(guān)呈現白色→淡黃色→黃綠色→褐綠色的變化過(guò)程，組合填料外觀(guān)呈現白色→黃綠色→黃色→深黃色→黃褐色的變化過(guò)程；生物膜均呈現點(diǎn)狀分布（土黃色斑點(diǎn)）→團塊狀或片狀分布→大致均勻的膜狀分布→連續均勻分布的變化。
對兩種填料表面生物膜的電鏡觀(guān)察發(fā)現，掛膜成熟后，膜上微生物種類(lèi)和數量很多，優(yōu)勢種群有游動(dòng)型纖毛蟲(chóng)、豬吻輪蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、形成群體的固著(zhù)型纖毛蟲(chóng)、無(wú)甲腔輪蟲(chóng)、匍匐型纖毛蟲(chóng)和顠體蟲(chóng)等，形成了穩定的生態(tài)體系。
2.2 填料上生物量的變化
考察了掛膜過(guò)程中兩種填料上生物量的變化尾部。結果表明，隨著(zhù)填料表面不斷積泥，多糖類(lèi)物質(zhì)越來(lái)越多，粘性逐漸增強，填料上的附著(zhù)物增長(cháng)較快，生物量呈波動(dòng)上升趨勢。其中，掛膜第18天和第32天，彈性立體填料上的生物量急劇下降，可能是因為生物膜老增厚，內部出現厭氧區，為正常脫落所致。掛膜30d后，兩者的生物量都基本達到穩定，彈性立體填料和組合填料上的生物量分別穩定在170、140g/m3左右。對兩種填料上的生物量進(jìn)行t檢驗差異性分析，得出P值為0.02，表明彈性立體填料上的生物量顯著(zhù)高于組合填料的。這可能是因為彈性立體填料的空間結構較好，表面粗糙度更高，微生物埸易附著(zhù)其上。
2.3 填料上異養菌數量的變化
對水體中有機物的去除很大程度上取決于異養菌的數量，探索掛膜過(guò)程中填料上異養菌的變化情況有得分析生物接觸氧化工藝對水體中有機物的去降規律。對兩種填料上異養菌的計數結果表明，隨著(zhù)掛膜時(shí)間的增加，異養菌數量呈現階梯式增長(cháng)，到12d左右時(shí)，兩種填料上的異養菌數量均達到穩定，約為1010CFU/m3。異養菌的階梯式增長(cháng)是因為細菌生長(cháng)繁殖經(jīng)歷了適應期、對數生長(cháng)期和穩定期三個(gè)階段，之后其數量呈現動(dòng)態(tài)穩定狀態(tài)。對兩種填料上的異養菌數量進(jìn)行t檢驗差異性分析，得出P值為0.982，說(shuō)明兩者差異極不明顯，且最高值和穩定值都差不多。
2.4 填料上硝化菌數量的變化
在掛膜過(guò)程中，考察了填料上硝化菌數量的變化情況。結果表明，在掛膜初期，硝化菌的數量上升較緩慢，這是因為硝化菌是自養菌，世代時(shí)間較長(cháng)，對新的生長(cháng)古玩塑性會(huì )有一個(gè)適應過(guò)程，且硝化菌表面的多聚糖類(lèi)物質(zhì)含量較少，細菌的黏附性較小。掛膜的第15天至經(jīng)18天，硝化菌數量均出現小幅度下降，可能的原因是：①硝化菌生長(cháng)較慢，還牌適應期，受外界影響較大；②在此階段，填料上異養菌正快速增殖，與硝化菌存在強烈的競爭關(guān)系。至第18天后，硝化菌數量的上升速度明顯加快，這是因為硝化菌在填料表面大量積累，進(jìn)入了對數生長(cháng)期。掛膜32d后，兩填料上硝化菌的數量均穩定在109CFU/3。同時(shí)，對這兩種填料上的硝化菌數量進(jìn)行t檢驗分析，得出P值為0.4，說(shuō)明兩者無(wú)明顯差異。
2.5 填料上藻類(lèi)的變化
考察了填料上藻類(lèi)的變化情況，藻類(lèi)的多樣性指數用Shannon-Wiener指數表示。結果表明，在掛膜的前19d,填料表面附著(zhù)的藻種類(lèi)和密度均逐漸增加，藻類(lèi)的多樣性指數逐漸減小；掛膜19d后，藻種類(lèi)和密度逐漸減小，而多樣性指數開(kāi)始增加。在整個(gè)掛膜過(guò)程中，填料上附著(zhù)的藻類(lèi)以硅藻門(mén)占優(yōu)勢，也有藍藻和綠藻出現。
3 結論
① 在掛膜過(guò)程中，填料外觀(guān)和生物相呈現規律性變化；至掛膜后期，形成了以鐘蟲(chóng)、輪蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)等為優(yōu)勢種的穩定生態(tài)體系。
② 經(jīng)過(guò)30d左右，填料掛膜成熟，此時(shí)，彈性立體填料和組合填料上的異養菌為1010CFU/m3，硝化菌為1010CFU/m3，生物量分別為170和140g/m3左右。
③ 掛膜過(guò)程中，填料表面附著(zhù)的藻類(lèi)密度和種類(lèi)經(jīng)歷了一個(gè)先增加后減少的過(guò)程，主要為附著(zhù)型硅藻。 |
