固定化微生物处理含铁含锰地下水效能的研究

论文摘要

地下水是优良的水源,它的许多优点是地表水所不及的,这正是人们将地下水作为水源的原因。然而地下水却不同程度的含有铁、锰,严重影响了人们对地下水的使用,过量的铁锰不仅会对生物体产生致命威胁,而且也阻碍了工农业生产的发展。地下水除铁除锰技术发展经历了不同的阶段,生物除铁除锰技术具有效果好、问题少、投资省三大优点,倍受人们关注。本文以生物除铁除锰理论为依据,以课题组多年试验与实践的研究成果为基础,以生产滤池为依托,通过生产运行实验,根据水厂运行情况、容量采集菌种。经过富集培养后,用固体培养基分离得到纯菌,通过TMPD法对分离得到的纯种菌进行筛选,得到三株高效菌,并对这三株菌进行细菌形态学和生理生化特征研究。以现场分离所得三株高效除铁除锰菌为基础,通过正交试验的方法,构建高效除锰菌群;采用自然吸附挂膜法,以锰砂为载体,水厂原水为进水,以实际运行的双层生物除锰滤池为对照,将高效除锰菌群投入现场滤柱,进行滤柱试验,研究固定化微生物技术对含铁含锰地下水的处理效能。实验结果表明,锰砂的吸附作用阶段与微生物作用阶段能完整的结合起来,出水锰一直为0.02mg/L,达到国家饮用水标准。通过连续通入曝气原水,以2m/h的滤速、11L/(s?m2)反冲洗强度进行培养,保持低滤速、弱反冲洗强度的工况连续培养,滤柱的吸附容量逐渐达到饱和,微生物也开始起作用,滤柱工作20d时,滤柱吸附容量达到饱和,完全由微生物对滤柱起主导作用,滤柱稳定运行44d后,在滤层300mm处锰的去除率已达60%以上,为建立高效稳定运行的生物除锰滤池提供了很好的参考理论。逐渐提高滤速培养,每次提高1m/h后运行至滤柱稳定,出水达标,再进行下一次提速,依此类推,直到滤速达到设计滤速5m/h为止。整个滤柱试验工程进行了4个月,铁的去除率达到99.5%以上,锰的去除率99%以上,成功地将原水中总铁由15mg/L降至0.02mg/L以下;锰由1.5mg/L降至0.02mg/L以下,明显低于国家饮用水标准(总铁<0.3mg/L;锰<0.1mg/L)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 地下水资源及其特性
• 1.2 铁锰的生理功能及危害
• 1.2.1 铁的生理功能
• 1.2.2 锰的生理功能
• 1.2.3 含铁、锰水的存在及危害
• 1.3 生物除铁除锰的国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.3.3 生物除铁除锰的优点
• 1.4 固定化微生物技术在环境工程领域中的运用
• 1.5 课题来源及研究的目的和意义
• 1.6 课题主要研究内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 高效除锰菌种筛选与生理生化研究方法
• 2.1.1 菌种筛选所用仪器
• 2.1.2 菌种筛选方法
• 2.2 细菌形态学和生理生化特征研究方法
• 2.3 实验装置
• 2.4 试验方法
• 第3章 高效除锰菌的筛选分离及鉴定
• 3.1 高效除锰菌种
• 3.1.1 除锰菌的分离
• 3.1.2 除锰菌的筛选
• 3.1.3 单一菌种活性定位
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 菌株的分离结果表
• 3.2.2 生理生化实验结果
• 3.2.3 菌活性定位结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 固定化微生物处理含铁含锰地下水效能研究
• 4.1 确定微生物菌种的复配比例
• 4.1.1 确定比例
• 4.1.2 正交试验结果与讨论
• 4.1.3 微生物的富集及接种
• 4.2 生物膜的形成
• 4.2.1 生物膜的形成过程
• 4.2.2 生物膜的增长过程
• 4.2.3 滤料表面微生物电镜观察
• 4.3 水厂滤柱运行
• 4.3.1 水厂运行参数的调控
• 4.3.2 水厂滤柱运行结果
• 4.4 微生物滤层的影响因素
• 4.4.1 营养物质
• 4.4.2 pH
• 4.4.3 溶解氧
• 4.4.4 温度
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢