富营养河水净化菌的分离与净化特性研究

摘要：通过实验分离筛选出了10种细菌,分别将其对江苏农林职业技术学院南门河的污水进行处理,结果表明：菌株B处理后,污水中COD的降解率为24.84%,菌株F处理后,氨氮降解率达61.58%,菌株D和I处理后,水体中悬浮物的质量分别增加了78.95%和73.68%,菌株D对色度的处理效果较好,由处理前的100倍降到了40倍。

关键词：污水处理；氨氮；悬浮物；色度

收稿日期：2011-08-29

作者简介：张小华（1976―）,女,黑龙江人,硕士,讲师,主要从事环境微生物的研究。

中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2011）09-0107-03

1 引言

城市河道和小区等景观水体是城市人居环境中重要的组成部分,由于生活污水、雨水及垃圾等原因,导致水体富营养化,造成水体缺氧而呈黑臭状态［1,2］。目前用于河水净化的主要方法是超滤和渗析,但去除有机污染物的能力较差［3］,为此决定探索其它改善河水水质方法。

通过实验筛选了各种细菌,对污染河水进行处理,再采用重铬酸钾法、纳试试剂比色法、重量法及稀释倍数法分别对水中的COD、氨氮、悬浮物和色度进行测定,得到处理效果最较好的菌种,

2 材料与方法

材料选用牛肉膏蛋白胨培养基［4］,污水检测所用试剂均为分析纯试剂。实验所用水样取自江苏农林职业技术学院南门河,泥样取自学院南门河的淤泥。

2.1 菌种的筛选

将0.5g泥样转入装有4.5mL无菌生理盐水的试管中,混匀后,静止10min,上清液即为10-1稀释液；将0.5mL 10-1稀释液转入装有4.5mL无菌生理盐水的试管中,即为10-2稀释液,以此类推。分别将10-3、10-4、10-53个浓度的稀释液各0.1mL涂布在牛肉膏蛋白胨固体培养基中,放入37℃的恒温培养箱中培养2d。将形态、颜色不同的菌落,分别进行划线分离培养,直至菌种纯化为止。

2.2 菌液的处理

将已纯化好的单菌落接入装有5mL牛肉膏蛋白胨液体培养基的试管中,在37℃,120r/min的摇床上培养2d。将培养好的菌液在4 500r/min条件下离心10min,去上清液,用无菌生理盐水混匀菌体沉淀,再离心。如此反复3次,直至将残留的液体培养基去除。

2.3 水样的处理

在33个250mL三角瓶中,分别装入100mL水样,121℃灭菌20min,冷却后备用。测定污水的COD、氨氮、SS和色度。将处理的10个菌种悬液（OD600nm1.65）按1%的接种量分别加入上述三角瓶中,每个菌种设3个平行,另设3个对照（不接菌）。所有样品在37℃,120r/min条件下培养5d,取出后,测其COD、氨氮、SS和色度。

2.4 样品测定

2.4.1 COD的测定

采用重铬酸钾法,参照文献,根据公式可得水样中COD含量。

COD（mg・L-1）。

式中C为硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度（mol・L-1）；V1为空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积（mL）；V2为试料测定所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积（mL）；8为氧（1/2 O）摩尔质量（g・mol-1）；V0为试料的体积（mL）。

2.4.2 氨氮的测定

采用纳氏试剂比色法,先绘制标准曲线,再将水样测得的吸光度减去空白实验（以无氨水代替水样）的吸光度,根据标准曲线查得氨氮含量m,根据下式可得水样中氨氮含量。

氨氮（N,mg・L-1）m×1 000/V。

式中m为由校准曲线查得样品管的氨氮含量（mg）；V为水样体积（mL）。

2.4.3 SS的测定

采用重量法,将经蒸馏水洗涤后的滤纸放在干燥的称量瓶中,105℃烘干2h后冷却,称重为A；取50mL混匀的水样,用干燥过的滤纸过滤,用少量蒸馏水冲洗,再放入原称量瓶中,105℃烘干2h后冷却,称重为B,根据下式可得水样中SS含量。

SS（mg・L-1）（B-A）×1 000×1 000/V。

式中A为滤纸+称量瓶（g）；B为滤纸+滤渣+称量瓶（g）；V为水样体积（mL）。

2.4.4 色度的测定方法

取每一处理过的水样10mL,置于比色管中,用蒸馏水稀释至50mL；以白色瓷板为背景,由上向下观察稀释后水样的颜色,并与等量蒸馏水相比较,直至澄清度一致,记录稀释倍数［9］。

3 实验结果与分析

3.1 菌种筛选

3.1.1 平板菌落形态

通过划线分离、纯化,共筛选出10种形态各异的菌株,见图1。

3.1.2 形态特征

通过对培养基上菌落形态观察及革兰氏染色,结果见表1。

表1 10种细菌的形态特征

3.2 COD的测定

由图2可知,与原水样中的COD（197.76mg・L-1）相比较,菌种A、B、D、E、F、G、H、I对污水的降解率均为40%以上,B和I两菌种的处理效果相对较好,尤其菌株B对污水的降解率为48.33%。然而,经过5d培养的对照水样,其COD降解到135.96mg・L-1,水体的自然降解率达31.25%,菌株B与对照相比,其降解率仅为24.84%。

3.3 氨氮的测定

3.3.1 标准曲线

将测得的数据绘制标准曲线见图3。

3.3.2 氨氮的测定结果

经菌种处理后的污水测得吸光度值见表2。

将表2中吸光度带入氨氮标准曲线,得各处理样品试管中的氨氮含量,经计算水样中氨氮的含量见图4。

表2 污水经菌种处理后的吸光度值

在自然情况下污水中氨氮值为83.18mg・L-1,对照组培养5d之后,水体中的氨氮量为73.50mg・L-1,降解率为11.64%。菌种B、C、D、F、H对污水的处理能力相对较强,尤以菌种F处理效果最佳,经菌种F处理后,水体中氨氮的含量为28.24mg・L-1,与原水样相比,其降解率达66.05%,与对照相比,其降解率为61.58%。

3.4 SS的测定

如图5所示,10种细菌对污水处理5d后,菌种D和I所产生的悬浮物较多。经培养,在接菌种D的三角瓶中可发现明显的絮凝及团状悬浮物,经烘干称重,计算出SS的重量为204mg・L-1；接菌种I的污水中,SS的重量为198mg・L-1,与对照组的SS重量（114mg・L-1）相比,悬浮物分别增加了78.95%和73.68%。

3.5 色度的测定 由表3可知,样品处理前后没有一定的规律可循,有的菌体使水体色度增加,可能是由于加入菌体后使水体中的悬浮物增加导致的。但从实验结果可以看出,菌株D对水体色度处理效果相对比较好,处理后只需稀释40倍即可。

4 结语

通过分离纯化,筛选出10种细菌A～J,采用重铬酸盐氧化法、纳氏试剂比色法、过滤和稀释倍数法,对污水的COD,氨氮,悬浮物和色度进行了测定和分析。污水经过菌株B处理之后,COD由135.96 mg・L-1降低到102.176mg・L-1,降解率为24.84%；经过菌株F处理,氨氮值由73.50mg・L-1降解到28.24mg・L-1,降解率达61.58%；经菌株D和I处理后,所测水体的悬浮物的质量分别为204mg・L-1、198mg・L-1,悬浮物分别增加了78.95%和73.68%；菌株D对色度的处理效果较好,由处理前的100倍降到了40倍。

表3 污水处理前后稀释倍数

污水中氨氮的净化主要通过植物吸收、微生物净化和沉淀作用3条途径［10］。通过数据比较,可以看出,水体本身具有很好的自净能力,可能是通过水体本身所含有的化合物,促进水体中颗粒物的絮凝,导致沉降；同时,通过菌株F的作用,使水体中氨氮的降解率较高。

本实验只对单个菌种进行单因素实验,在今后的研究中,应进行正交试验,发现最佳组合,为城市富营养化河水的净化提供理论依据。

参考文献：

［1］ 张增胜,徐功娣,陈季华,等.生物净化槽/强化生态浮床工艺处理农村生活污水［J］.中国给水排水,2009,25（9）:8～11.

［2］ 吴春笃,杨 峰,俞杰翔,等.生态浮床与接触氧化法协同处理生活污水［J］.水处理技术,2008,34（4）:48～51.

［3］ 樊水祥,秦城虎,李 坚,等.绍兴环城河水质净化新方法的研究［J］.水资源与水工程学报,2009,20（5）:150～154.

［4］ 张 青.葛箐萍主编.微生物学［M］.北京:科学出版社,2004.

［5］ 北京市化工研究院.GB11914-89水质化学需氧量的测定［S］.北京:中国标准出版社,1987.

［6］ 孙丽英,白玉妍,盖广辉,等.规模化水貂、狐养殖场粪便的检测［J］.经济动物学报,2010:14（4）:193～196.

［7］ 中国环境保护部.HJ 535-2009水质氨氮的测定［S］.北京:中国环境科学出版社,2009.

［8］ 水环境编写组,中国标准出版社第二编辑室.GB/T 11901-1989水质悬浮物的测定［S］.北京:中国标准出版社,2007.

［9］ 国家环境保护总局,《水和废水监测分析方法》编委会编.水和废水监测分析方法（第4版）［M］.北京:中国环境科学出版社,2002.

［10］ 彭 齐,顾洪如,沈益新.多花黑麦草对猪场污水氨氮净化效果研究［J］.江苏农业科学,2008,（6）:269～271.

Characteristic Study on Separation and Purification of Purification Bacteria

in Eutrophic Water

Zhang Xiaohua,Wang Huarong,Lu Jianlan

（Department of Bioengineering,Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,

Jurong 212400,China）

Abstract:This study selects 10 kinds of bacteria named Stain A to Stain J,and respectively applies them to treating the polluted water from the river beside the South Gate of Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry.It shows that,Stain B treatment leads to a degradation rate of COD as 24.84%;Stain F treatment leads to a degradation rate of NH-N value as 61.58%;after Stain D and I treatment,the suspended solids of the water increase 78.95% and 73.68%;the best effect for Chrominance comes from Stain D treatment,by which only 40 times dilution is needed to reach the same effect of 100 time dilution otherwise.

Key words:polluted water treatment;COD;NH-N;suspended solids;colority