富營養(yǎng)河水凈化菌的分離與凈化特性研究

張小華，王化榮，陸建蘭

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 句容212400）

1 引言

城市河道和小區(qū)等景觀水體是城市人居環(huán)境中重要的組成部分，由于生活污水、雨水及垃圾等原因，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，造成水體缺氧而呈黑臭狀態(tài)［1，2］。目前用于河水凈化的主要方法是超濾和滲析，但去除有機(jī)污染物的能力較差［3］，為此決定探索其它改善河水水質(zhì)方法。

通過實(shí)驗(yàn)篩選了各種細(xì)菌，對(duì)污染河水進(jìn)行處理，再采用重鉻酸鉀法、納試試劑比色法、重量法及稀釋倍數(shù)法分別對(duì)水中的COD、氨氮、懸浮物和色度進(jìn)行測(cè)定，得到處理效果最較好的菌種，

2 材料與方法

材料選用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基［4］，污水檢測(cè)所用試劑均為分析純?cè)噭?shí)驗(yàn)所用水樣取自江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院南門河，泥樣取自學(xué)院南門河的淤泥。

2．1 菌種的篩選

將0．5g泥樣轉(zhuǎn)入裝有4．5mL無菌生理鹽水的試管中，混勻后，靜止10min，上清液即為10－1稀釋液；將0．5mL 10－1稀釋液轉(zhuǎn)入裝有4．5mL無菌生理鹽水的試管中，即為10－2稀釋液，以此類推。分別將10－3、10－4、10－53個(gè)濃度的稀釋液各0．1mL涂布在牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基中，放入37℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2d。將形態(tài)、顏色不同的菌落，分別進(jìn)行劃線分離培養(yǎng)，直至菌種純化為止。

2．2 菌液的處理

將已純化好的單菌落接入裝有5mL牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基的試管中，在37℃，120r／min的搖床上培養(yǎng)2d。將培養(yǎng)好的菌液在4 500r／min條件下離心10min，去上清液，用無菌生理鹽水混勻菌體沉淀，再離心。如此反復(fù)3次，直至將殘留的液體培養(yǎng)基去除。

2．3 水樣的處理

在33個(gè)250mL三角瓶中，分別裝入100mL水樣，121℃滅菌20min，冷卻后備用。測(cè)定污水的COD、氨氮、SS和色度。將處理的10個(gè)菌種懸液（OD600nm＝1．65）按1%的接種量分別加入上述三角瓶中，每個(gè)菌種設(shè)3個(gè)平行，另設(shè)3個(gè)對(duì)照（不接菌）。所有樣品在37℃，120r／min條件下培養(yǎng)5d，取出后，測(cè)其COD、氨氮、SS和色度。

2．4 樣品測(cè)定

2．4．1 COD的測(cè)定

采用重鉻酸鉀法，參照文獻(xiàn)，根據(jù)公式可得水樣中COD含量。

式中C為硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度（mol·L－1）；V1為空白試驗(yàn)所消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積（mL）；V2為試料測(cè)定所消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積（mL）；8為氧（1／2O）摩爾質(zhì)量（g·mol－1）；V0為試料的體積（mL）。

2．4．2 氨氮的測(cè)定

采用納氏試劑比色法，先繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，再將水樣測(cè)得的吸光度減去空白實(shí)驗(yàn)（以無氨水代替水樣）的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線查得氨氮含量m，根據(jù)下式可得水樣中氨氮含量。

氨氮（N，mg·L－1）＝m×1 000／V。

式中m為由校準(zhǔn)曲線查得樣品管的氨氮含量（mg）；V 為水樣體積（mL）。

2．4．3 SS的測(cè)定

采用重量法，將經(jīng)蒸餾水洗滌后的濾紙放在干燥的稱量瓶中，105℃烘干2h后冷卻，稱重為A；取50mL混勻的水樣，用干燥過的濾紙過濾，用少量蒸餾水沖洗，再放入原稱量瓶中，105℃烘干2h后冷卻，稱重為B，根據(jù)下式可得水樣中SS含量。

SS（mg·L－1）＝（B－A）×1 000×1 000／V。

式中A為濾紙＋稱量瓶（g）；B為濾紙＋濾渣＋稱量瓶（g）；V 為水樣體積（mL）。

2．4．4 色度的測(cè)定方法

取每一處理過的水樣10mL，置于比色管中，用蒸餾水稀釋至50mL；以白色瓷板為背景，由上向下觀察稀釋后水樣的顏色，并與等量蒸餾水相比較，直至澄清度一致，記錄稀釋倍數(shù)［9］。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3．1 菌種篩選

3．1．1 平板菌落形態(tài)

通過劃線分離、純化，共篩選出10種形態(tài)各異的菌株，見圖1。

圖1 10種細(xì)菌菌落形態(tài)

3．1．2 形態(tài)特征

通過對(duì)培養(yǎng)基上菌落形態(tài)觀察及革蘭氏染色，結(jié)果見表1。

表1 10種細(xì)菌的形態(tài)特征

3．2 COD的測(cè)定

由圖2可知，與原水樣中的COD（197．76mg·L－1）相比較，菌種 A、B、D、E、F、G、H、I對(duì)污水的降解率均為40%以上，B和I兩菌種的處理效果相對(duì)較好，尤其菌株B對(duì)污水的降解率為48．33%。然而，經(jīng)過5d培養(yǎng)的對(duì)照水樣，其COD降解到135．96mg·L－1，水體的自然降解率達(dá)31．25%，菌株B與對(duì)照相比，其降解率僅為24．84%。

圖2 10種菌對(duì)污水COD的處理效果

3．3 氨氮的測(cè)定

3．3．1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

將測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖3。

圖3 氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線

3．3．2 氨氮的測(cè)定結(jié)果

經(jīng)菌種處理后的污水測(cè)得吸光度值見表2。

表2 污水經(jīng)菌種處理后的吸光度值

將表2中吸光度帶入氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線，得各處理樣品試管中的氨氮含量，經(jīng)計(jì)算水樣中氨氮的含量見圖4。

圖4 10種菌對(duì)污水氨氮的處理效果

在自然情況下污水中氨氮值為83．18mg·L－1，對(duì)照組培養(yǎng)5d之后，水體中的氨氮量為73．50mg·L－1，降解率為11．64%。菌種B、C、D、F、H對(duì)污水的處理能力相對(duì)較強(qiáng)，尤以菌種F處理效果最佳，經(jīng)菌種F處理后，水體中氨氮的含量為28．24mg·L－1，與 原 水 樣 相 比，其 降 解 率 達(dá)66．05%，與對(duì)照相比，其降解率為61．58%。

3．4 SS的測(cè)定

如圖5所示，10種細(xì)菌對(duì)污水處理5d后，菌種D和I所產(chǎn)生的懸浮物較多。經(jīng)培養(yǎng)，在接菌種D的三角瓶中可發(fā)現(xiàn)明顯的絮凝及團(tuán)狀懸浮物，經(jīng)烘干稱重，計(jì)算出SS的重量為204mg·L－1；接菌種I的污水中，SS的重量為198mg·L－1，與對(duì)照組的SS重量（114mg·L－1）相比，懸浮物分別增加了78．95%和73．68%。

圖5 10種菌對(duì)污水SS的處理效果

3．5 色度的測(cè)定

由表3可知，樣品處理前后沒有一定的規(guī)律可循，有的菌體使水體色度增加，可能是由于加入菌體后使水體中的懸浮物增加導(dǎo)致的。但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，菌株D對(duì)水體色度處理效果相對(duì)比較好，處理后只需稀釋40倍即可。

表3 污水處理前后稀釋倍數(shù)

4 結(jié)語

通過分離純化，篩選出10種細(xì)菌A～J，采用重鉻酸鹽氧化法、納氏試劑比色法、過濾和稀釋倍數(shù)法，對(duì)污水的COD，氨氮，懸浮物和色度進(jìn)行了測(cè)定和分析。污水經(jīng)過菌株B處理之后，COD由135．96mg·L－1降低到102．176mg·L－1，降解率為24．84%；經(jīng)過菌株F處理，氨氮值由73．50mg·L－1降解到28．24mg·L－1，降解率達(dá)61．58%；經(jīng)菌株D和I處理后，所測(cè)水體的懸浮物的質(zhì)量分別為204mg·L－1、198mg·L－1，懸浮物分別增加了78．95%和73．68%；菌株D對(duì)色度的處理效果較好，由處理前的100倍降到了40倍。

污水中氨氮的凈化主要通過植物吸收、微生物凈化和沉淀作用3條途徑［10］。通過數(shù)據(jù)比較，可以看出，水體本身具有很好的自凈能力，可能是通過水體本身所含有的化合物，促進(jìn)水體中顆粒物的絮凝，導(dǎo)致沉降；同時(shí)，通過菌株F的作用，使水體中氨氮的降解率較高。

本實(shí)驗(yàn)只對(duì)單個(gè)菌種進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，在今后的研究中，應(yīng)進(jìn)行正交試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)最佳組合，為城市富營養(yǎng)化河水的凈化提供理論依據(jù)。

［1］張?jiān)鰟?，徐功娣，陳季華，等．生物凈化槽／強(qiáng)化生態(tài)浮床工藝處理農(nóng)村生活污水［J］．中國給水排水，2009，25（9）：8～11．

［2］吳春篤，楊 峰，俞杰翔，等．生態(tài)浮床與接觸氧化法協(xié)同處理生活污水［J］．水處理技術(shù)，2008，34（4）：48～51．

［3］樊水祥，秦城虎，李 堅(jiān)，等．紹興環(huán)城河水質(zhì)凈化新方法的研究［J］．水資源與水工程學(xué)報(bào)，2009，20（5）：150～154．

［4］張 青．葛箐萍主編．微生物學(xué)［M］．北京：科學(xué)出版社，2004．

［5］北京市化工研究院．GB11914－89水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1987．

［6］孫麗英，白玉妍，蓋廣輝，等．規(guī)?；酢⒑B(yǎng)殖場糞便的檢測(cè)［J］．經(jīng)濟(jì)動(dòng)物學(xué)報(bào)，2010：14（4）：193～196．

［7］中國環(huán)境保護(hù)部．HJ 535－2009水質(zhì)氨氮的測(cè)定［S］．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009．

［8］水環(huán)境編寫組，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室．GB／T 11901－1989水質(zhì)懸浮物的測(cè)定［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007．

［9］國家環(huán)境保護(hù)總局，《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì)編．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第4版）［M］．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002．

［10］彭 齊，顧洪如，沈益新．多花黑麥草對(duì)豬場污水氨氮凈化效果研究［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，（6）：269～271．