目前，城市景觀水體污染日益嚴重，藻類泛濫、水體黑臭、水色發(fā)綠、蚊蠅滋生、觀賞性魚類成批死亡等已成為景觀水體中的常見現(xiàn)象。利用生物修復(fù)技術(shù)治理受污染景觀水體，強化其自凈功能，已成為環(huán)保工作者的研究熱點。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(wěn)定，在我國已被廣泛應(yīng)用。但對于生物接觸氧化處理景觀水體的研究，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等基礎(chǔ)性研究報道較少。
筆者在華東師范大學校園內(nèi)的赤水河中進行彈性立體填料和組合填料的動態(tài)培養(yǎng)自然掛膜，考察了掛膜階段填料外觀、生物相、生物量及生物膜上異養(yǎng)菌、硝化菌、藻類等的變化情況，以期為生物接觸氧化法修復(fù)城市景觀水提供參考。
1 材料與方法
1.1 試驗水質(zhì)
試驗地點為華東師范大學校園內(nèi)的赤水河，試驗時間為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，彈性填料每根長為1.5m，組合填料每根有15盤片，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(yǎng)菌、硝化菌及附著的藻類等，其中，生物量：差量法；異養(yǎng)菌：營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基于28~30℃下培養(yǎng)樣品，MPN計數(shù)；藻類：魯哥氏碘液法；生物相：電子顯微鏡。
2 結(jié)果與討論
2.1 填料外觀和生物相的變化
填料放入河道后，隨著掛膜時間的延長，彈性立體填料外觀呈現(xiàn)白色→淡黃色→黃綠色→褐綠色的變化過程，組合填料外觀呈現(xiàn)白色→黃綠色→黃色→深黃色→黃褐色的變化過程；生物膜均呈現(xiàn)點狀分布（土黃色斑點）→團塊狀或片狀分布→大致均勻的膜狀分布→連續(xù)均勻分布的變化。
對兩種填料表面生物膜的電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，掛膜成熟后，膜上微生物種類和數(shù)量很多，優(yōu)勢種群有游動型纖毛蟲、豬吻輪蟲、鐘蟲、形成群體的固著型纖毛蟲、無甲腔輪蟲、匍匐型纖毛蟲和顠體蟲等，形成了穩(wěn)定的生態(tài)體系。
2.2 填料上生物量的變化
考察了掛膜過程中兩種填料上生物量的變化尾部。結(jié)果表明，隨著填料表面不斷積泥，多糖類物質(zhì)越來越多，粘性逐漸增強，填料上的附著物增長較快，生物量呈波動上升趨勢。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(nèi)部出現(xiàn)厭氧區(qū)，為正常脫落所致。掛膜30d后，兩者的生物量都基本達到穩(wěn)定，彈性立體填料和組合填料上的生物量分別穩(wěn)定在170、140g/m3左右。對兩種填料上的生物量進行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高于組合填料的。這可能是因為彈性立體填料的空間結(jié)構(gòu)較好，表面粗糙度更高，微生物埸易附著其上。
2.3 填料上異養(yǎng)菌數(shù)量的變化
對水體中有機物的去除很大程度上取決于異養(yǎng)菌的數(shù)量，探索掛膜過程中填料上異養(yǎng)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(guī)律。對兩種填料上異養(yǎng)菌的計數(shù)結(jié)果表明，隨著掛膜時間的增加，異養(yǎng)菌數(shù)量呈現(xiàn)階梯式增長，到12d左右時，兩種填料上的異養(yǎng)菌數(shù)量均達到穩(wěn)定，約為1010CFU/m3。異養(yǎng)菌的階梯式增長是因為細菌生長繁殖經(jīng)歷了適應(yīng)期、對數(shù)生長期和穩(wěn)定期三個階段，之后其數(shù)量呈現(xiàn)動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。對兩種填料上的異養(yǎng)菌數(shù)量進行t檢驗差異性分析，得出P值為0.982，說明兩者差異極不明顯，且最高值和穩(wěn)定值都差不多。
2.4 填料上硝化菌數(shù)量的變化
在掛膜過程中，考察了填料上硝化菌數(shù)量的變化情況。結(jié)果表明，在掛膜初期，硝化菌的數(shù)量上升較緩慢，這是因為硝化菌是自養(yǎng)菌，世代時間較長，對新的生長古玩塑性會有一個適應(yīng)過程，且硝化菌表面的多聚糖類物質(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(shù)量均出現(xiàn)小幅度下降，可能的原因是：①硝化菌生長較慢，還牌適應(yīng)期，受外界影響較大；②在此階段，填料上異養(yǎng)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(shù)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，進入了對數(shù)生長期。掛膜32d后，兩填料上硝化菌的數(shù)量均穩(wěn)定在109CFU/3。同時，對這兩種填料上的硝化菌數(shù)量進行t檢驗分析，得出P值為0.4，說明兩者無明顯差異。
2.5 填料上藻類的變化
考察了填料上藻類的變化情況，藻類的多樣性指數(shù)用Shannon-Wiener指數(shù)表示。結(jié)果表明，在掛膜的前19d,填料表面附著的藻種類和密度均逐漸增加，藻類的多樣性指數(shù)逐漸減��；掛膜19d后，藻種類和密度逐漸減小，而多樣性指數(shù)開始增加。在整個掛膜過程中，填料上附著的藻類以硅藻門占優(yōu)勢，也有藍藻和綠藻出現(xiàn)。
3 結(jié)論
① 在掛膜過程中，填料外觀和生物相呈現(xiàn)規(guī)律性變化；至掛膜后期，形成了以鐘蟲、輪蟲、纖毛蟲等為優(yōu)勢種的穩(wěn)定生態(tài)體系。
② 經(jīng)過30d左右，填料掛膜成熟，此時，彈性立體填料和組合填料上的異養(yǎng)菌為1010CFU/m3，硝化菌為1010CFU/m3，生物量分別為170和140g/m3左右。
③ 掛膜過程中，填料表面附著的藻類密度和種類經(jīng)歷了一個先增加后減少的過程，主要為附著型硅藻。 |
