铁锰离子的微生物治理及复合微生物材料的制备

中文摘要在水资源中，地下水具有分布广、水质好、不易污染等特点，正被越来越广泛的开发和应用。但由于自然界本身岩质状况及植被的破坏，地下水中Fe2+和Mn2+的质量浓度明显超出要求。降低地下水中Fe2+和Mn2+浓度，使其达到饮用水水质标准，已成为近年来研究的热点。地下水除铁除锰方法主要有：加碱调pH值、强氧化剂氧化法、离子交换法、臭氧氧化法、磁分离法等。我国对地下水除铁技术的研究开展较早，但水中的锰离子的去除，普遍存在技术难，费用高，工艺复杂等问题，因此是研究的重点和难点，除锰的相关研究报道也甚少。国内外地下水铁锰处理在理论和应用上先后经历了自然氧化法、接触氧化法和生物氧化法，目前生物法逐渐表现较高的去除效果。本室前期从福建紫会山铜矿518#矿井的铜矿水及连城锰废矿坑上部的泥石样中分离纯化出两株高效除铁除锰细菌，分别命名为4．05和11．02。本论文通过经典微生物学方法和分子生物学方法的结合应用，对其16SrDNA基因测序，确定了该两株菌的菌株类型并完成了系统发育分析，鉴定出菌株4．05和11．02分别为假单胞菌属(Pseudomonassp．)和不动杆菌属(Acinetobactersp．)，在GeneBank中的登录序列号分别为FJ805431和FJ8054322。生物除铁除锰滤层是一个以铁锰细菌为核心的复杂的微生态系统，不同种属的微生物之间存在着复杂的相互关系，其中就包括以共代谢为基础的协同作用。本研究将高效除铁除锰细菌假单胞菌和不动杆菌按适当比例混合，考察了混合菌的生长和除铁除锰效果。结果表明：混合菌对铁锰的去除效果优于单菌，但并不是各自去除效果的简单叠加。当混合菌中4．05比例较高时，其除铁效果较好：当11-02L匕例较高时，则除锰效果较好。优化混合菌各自比例，确定假单胞菌4．05和不动杆菌11．02按1：3混合时，对铁锰的去除效果最佳。共存离子及其浓度的高低能影响另外一种离子的生物去除效果，地下水中铁锰离子共存，初始铁浓度的高低会影响细菌对锰的去除，反之亦然，铁锰的去除与共存的铁锰离子及其浓度之间存在着一定的关系。本论文考察了不同极限铁锰浓度变化对铁锰去除效果的影响。结果表明：在中等铁浓度条件下，混合菌能降低锰浓度至饮用水标准。可见，锰的去除效果不仅和原水中锰的浓度有关系，也和铁浓度相福建师范人学陈丽芳硕十学位论文关。与此相反，锰的存在与否及其浓度的高低对细菌除铁基本没有影响。有机材料A和有机材料B的营养成分和表面特性使其不仅能够作为吸附剂吸附水中的重金属离子，且能够为细菌的生长提供营养元素。本论文将有机材料A和有机材料B与细菌混合培养，分别考察它们对重金属离子的吸附作用以及对菌体生长的影响。结果表明：与有机材料A相比较，有机材料B不仅能够促进细菌的生长，而且具有较好的吸附铁锰离子的能力，此外释放铁锰的量也相对较少。在此基础上，确定有机材料B作为制备复合微生物材料的原料，其最适用量为10∥L。将有机粉材料与细菌混合，添加适量粘合剂，制备成复合微生物菌颗粒。建立了小型模拟滤柱，滤柱材料为有机玻璃，内径9cln，高100锄，以粒径大小均一的河砂为滤料，垫层为粒径1．1．5锄左右的卵石，滤层厚度50cn'l，垫层厚度10锄，滤速保持110mL／h，跌水曝气。在滤柱中添加有机材料B并接种假单胞菌4．05。结果表明：河砂和有机材料B对金属离子有较好的吸附作用，滤柱中有机材料B还能促进微生物生长繁殖。对于微生物，活细菌能有效发挥作用降低溶液中的铁锰离子浓度，死亡的细菌也能通过吸附作用吸附一定量的金属离子，但吸附能力有限。此外，结果还表明生物滤层对进水铁锰离子的浓度有一定的浓度限制，过高浓度的金属离子溶液会破坏生物滤层，使滤层无法继续发挥作用。关键词；地下水；铁锰离子；微生物治理；复合微生物；颗粒材料II^g^之’AbstractGroundwaterwithitsfeaturesofwidelydistributedhighqualityandnoteasypolluted，isbeingdevelopedandappliedmoreandmoreextensively．Butforthedestructionofnature，groundwaterhasbeenpollutedbyFe2+andMn2+，SOthestudyofreducingCOncentrationofFe2+andMn+tothestandardshasbecamethehotspots．MainmethodsofVe2+andMn2+removalingroundwaterincludedalkalinization，oxidation,ionicexchange，ozonationandmagneticseparationeta1．inourCOun