自然水体生物膜及其在水环境中的作用

自然水体生物膜在决定水环境中痕量污染物的迁移、最终归宿、生物地球化学特性、生物可利用性和毒性过程中起着非常重要的作用。本文结合国内、外的研究,简述了自然水体生物膜的定义、组成、吸附特性以及在环境中的作用,分析了该研究领域存在的主要问题,展望了自然水体生物膜的研究前景。     

生物流化床中生物膜特性与反应器效率的关系

综述了生物流化床处理有机废水时生物膜的特性及其对反应器效率的影响。包括反应器中生物膜的形成及影响生物膜形成的因素；生物膜的活性及膜厚，基质浓度和不同种群微生物在生物膜中的分布对其活性的影响；生物膜的传质特性，生物膜厚度与反应器效率的关系；生物膜的脱膜及其数学模型；提出了生物流化床今后的研究重点。     

胞外聚合物(EPS)在藻菌生物膜去除污水中Cd的作用

藻菌生物膜在自然水体和污水生物处理工艺中普遍存在,它们在去除水体中重金属起重要作用。笔者在室内模拟实验的基础上,探讨了丝藻(Ulothrixsp.)-细菌生物膜所分泌的胞外聚合物(EPS)与藻菌生物膜去除毒性金属Cd之间的关系。研究结果表明,EPS主要由丝藻产生,其含量与污水中Cd的去除效率及生物膜中Cd的积累量之间相关性良好。而且,丝藻所分泌的EPS为与其共生的细菌及其本身提供了一个缓冲Cd毒性的微环境,这使藻菌生物膜能在不利的环境中保持较高的活性并能持续有效地去除水体中的Cd。      

曝气生物滤池处理玄武湖原水的实验研究

南京玄武湖水体属富营养化水体,为此,采用曝气生物滤池对玄武湖原水进行生物处理的实验研究.结果表明,经过生物处理后,出水的氨氮、CODMn可达到<地面水环境质量标准>中Ⅲ类水体水质标准.在环境温度条件下,供氧充足时,调节HRT为60 min进行原水自然挂膜,运行13 d挂膜成功.在生物膜成熟后,调节HRT改变工况运行,在HRT为25 min时,运行效果最佳,氨氮和CODMn去除率的平均值分别达94.9%和26.0%.因此,在作为饮用水源情况下,应用曝气生物滤池处理玄武湖原水是改善其水质的可行方法.     

采集的生物膜对铅、镉吸附过程中的相互干扰

本文利用自然水体中直接采集的生物膜进行了铅、镉的吸附。结果表明，自然水体中直接采集的生物膜对铅、镉的吸附存在干扰现象。此外，直接采集的生物膜吸附铅的能力大于吸附镉的能力。     

水动力对水体生物膜附着更替过程的影响研究进展

作为河流生态系统的一部分,生物膜在河流水体的自净方面表现出非常重要的作用。而水动力作为河流的最基本自然特征之一,直接影响着河流水体生物膜的生长。因此研究水体生物膜与水动力之间的关系对提高河流水体自净能力具有重要意义。本文简述了近年来国内外在水动力对水体生物膜附着更替过程及其净污能力影响方面的研究进展。     

紫外光降解对生物过滤塔去除氯苯性能的影响机制研究

紫外-生物过滤联合工艺中的紫外单元促进了后续生物过滤单元的氯苯去除性能.为了进一步揭示紫外光降解对生物过滤塔运行性能的影响机制,本研究系统分析了紫外光降解对生物过滤塔填料层pH、生物膜特性和填料层结构特性等方面的影响.结果表明,氯苯紫外光降解产物导致了生物过滤单元填料层pH的下降(从pH 6～8降至pH 4～7);另外,紫外单元产生的臭氧降低了生物过滤单元生物膜厚度和生物膜的EPS含量,改善了生物膜的特性,提高了氯苯和营养物质在生物膜内的传质效率.同时,臭氧可以有效控制生物量过量积累,增加了填料层的比表面积(从784 m2.m-3增加至880 m2.m-3),优化了填料层的结构特性,提高了污染物的反应速率.上述各方面的综合作用最终促进了生物过滤单元的氯苯去除性能.     

碳素纤维对富营养化水体的水质改善与对藻类群落结构的影响

以北京朝阳区清河水为原水,开展碳素纤维生物修复试验,考察生物膜从形成到成熟及处理过程中碳素纤维外观、生物相结构、氮磷浓度及藻类群落结构的变化. 结果表明,碳素纤维在3 d内挂膜成功且生物相丰富,说明其生物亲和性强,吸附性能好. 碳素纤维生物膜对氮、磷具有较好的去除效果,TN、TP、NH₄+-N去除率分别达40%、60%、98%,其中对氮、磷的去除以吸附水体中颗粒态污染物为主. 碳素纤维生物膜对富营养化水体藻类的增殖有明显的抑制作用,尤其对蓝藻的抑制作用显著,藻类总密度和蓝藻密度达到最大值的时间与对照组相比延迟6 d,且藻类总密度及蓝藻密度都低于对照组. 碳素纤维生物膜还影响水体中的藻类群落结构,试验期间水体中以硅藻为主,蓝藻所占比例平均为22.4%,而对照组中以蓝绿藻占优,蓝藻平均所占比例高达47.2%.      

苦草及其附生生物膜对水体菲的去除效果研究

采用室内水培试验,研究了沉水植物苦草及其附生生物膜对水体不同浓度多环芳烃菲(PHE)(0.0、0.5、1.0、1.5 mg/L)的去除效果。研究结果显示,在不同浓度PHE作用下,苦草及生物膜生物量表现为随PHE浓度增加而降低,PHE对苦草及生物膜表现为生长抑制作用。在苦草作用下,生物膜干重分别增加了13.2%、10.0%、282.0%,水体pH、溶解氧增加,溶解性有机碳及藻密度降低,水体PHE去除率也显著提高,苦草有缓解PHE对附生生物膜的胁迫和一定净化水质的作用。相关性分析表明,水体PHE的浓度与苦草茎叶和生物膜生物量具有显著正相关性,与对照组相比,苦草组对菲的净化效率分别提高9.0%、16.2%、12.5%,水体PHE的净化效果除了与沉水植物的吸收有关,还与其附生生物膜的生物降解有着密切联系。研究结果有利于理解沉水植物和附生生物膜对有机污染水体修复机理的认识。     

植物-自然生物膜浮床在水体修复中的应用

植物浮床技术、自然生物膜修复技术是水体原位修复的有效措施,在此基础上发展起来的植物-自然生物膜复合生态浮床技术是当前研究的热点之一。该文综述了植物浮床技术、自然生物膜修复技术的原理和研究现状;阐述了植物-自然生物膜复合生态浮床技术中复合浮床的制备、自然生物膜的固定化技术路线以及植物和自然生物膜协同修复机理;植物自然生物膜复合生态技术是一种具有很好应用前景的原位修复技术。     

石油类污染地下水的生物活性炭净化技术

研究了生物活性炭去除地下水中石油类污染物的机理、活性炭表面生物膜的微观形态及生物学特性。活性炭床进出水的色质联机分析结果表明 ,苯系物的去除率最高 ,依次为稠环芳烃类、酯、醛、酮类 ,烷烃类。在生物膜中生长着丰富的微生物 ,为石油污染物的去除提供了良好的生物环境。     

自然水体水环境容量的开发利用途径--生物净化

叙述水环境容量基本概念,明确调查、研究和应用自然水体的生物净化作用对于保护和利用水资源的重大意义。以云南省湖泊水体的污染特征为例,在其水生生态系统中,存在极大的生物净化能力,如对各类生物体的结构稍加调整,即可提高湖泊自身的净化能力,并可获得可观的经济效益。     

诺氟沙星对生物转盘反应器处理污染河水性能的影响

诺氟沙星作为一种常用的氟喹诺酮类抗生素,普遍存在于自然水体中,其输入会刺激水环境进而影响受污染水体的处理效果.为了探究诺氟沙星对反应器处理污染河水性能的影响,向反应器中投加不同浓度的诺氟沙星,研究反应器中NH~+_4-N、TN、TP和COD_(Mn)去除率及生物膜特性的变化.结果表明,不同浓度的诺氟沙星对反应器中污染物去除率的影响不同.诺氟沙星浓度为0.05μg·L~(-1)时,对NH~+_4-N、TN去除率的影响表现为先促进后抑制;随着诺氟沙星浓度的持续增加,对NH~+_4-N、TN去除率的影响更加显著(p0.05).反应器TP的去除率随诺氟沙星添加浓度的不断增加而明显降低,且添加浓度越高下降趋势越明显(p0.05).而诺氟沙星的存在对COD_(Mn)去除没有明显作用(p0.05).诺氟沙星的添加使生物膜VSS/TSS、TTC-脱氢酶活性降低,同时,微生物为进行自我保护分泌了大量EPS从而增加了蛋白和多糖含量.诺氟沙星的存在改变了生物膜EPS化学组分及化学含量,并且降低了生物膜物种多样性和丰富度.     

上澳塘水体生物修复试验

生物修复，是通过微生物的作用，使受污染的土壤或水体中的污染物，就地降解成CO2、H2O，或转化成无害物质的一种污染治理技术。试验采用美国Probiotic Solutions公司的水体净化促生液，对徐汇区上澳塘黑臭水体进行生物修复。结果表明，该净化促生液具有促进水体好氧洁净状态生态系统各类微生物的生长，及向良性生态区系演替的作用，可促进污染水体中微生物由厌氧向好氧演替，生物由低等向高等替，水体中生物多样性增加；同时，还可促进水体中有机物的降解，并有助于水体增氧，可有效地消除水体黑臭。     

自然生物膜对水体中罗丹明B的净化与响应

以RhB(RhodamineB, 罗丹明B)为模型染料,研究了自然生物膜对RhB的去除,并分别使用Biolog和PLFA(磷脂脂肪酸)为技术手段和指标,探究RhB的存在对自然生物膜微生物群落结构和微生物碳源利用多样性的影响. 结果表明,第1天自然生物膜对水体中RhB的去除率为29.2%,之后几天的平均去除率降至3.9%左右;在测试期内RhB的总去除率达到68.6%. PLFA测定结果表明,RhB使自然生物膜中的PLFA总量减少了52.23%,其中细菌、真菌和放线菌的数量分别减少了75.81%、67.03%和100%. Biolog测定结果表明,低质量浓度的RhB降低了自然生物膜中微生物群落对碳源的利用能力,改变了生物膜微生物群落对31种碳源的利用情况,但RhB并没有对自然生物膜的微生物结构造成完全的破坏. 综上,自然生物膜作为一种自然水体中自生的微生物聚集体具有显著的生态学意义,其对低质量浓度的RhB具有一定的净化作用,但是RhB的存在也会对自然生物膜的结构和功能产生影响.      

投菌生物接触氧化法处理洁霉素废水的机理研究

研究了“水解酸化－二段生物接触氧化－混凝”工艺处理高浓度洁霉素废水处理系统中好氧微生物膜特性,分布规律、降解作用,高效降解菌的选育,投加菌在反应器中能否保持优势等问题,以探讨用投菌生物接触氧化法处理洁霉素废水的机理,对本系统好氧微生物膜进行后仍存于反应器中并占有优势,最优势菌株经鉴定属气单胞菌属、通过对中试好氧处理出水进行定性定量分析,寻找其引起剩余ＣＯＤｃｒ值的原因。     

采集的生物膜对铅、镉吸附过程中的相互干扰

本文利用自然水体中直接采集的生物膜进行了铅、镉的吸附.结果表明,自然水体中直接采集的生物膜对铅、镉的吸附存在干扰现象.此外,直接采集的生物膜吸附铅的能力大于吸附镉的能力.     

受污染原水的弹性填料生物接触氧化处理挂膜试验研究

试验研究了水温、曝气强度和气水比等因素对YDT生物接触氧化池挂膜的影响。结果表明：生物接触氧化池挂膜受水温影响很大，水温越高，挂膜时间就越短，水温低于15℃自然挂膜难以成功。在挂膜期间，采用较小的曝气强度和气水比可缩短生物膜的成熟时间。对判断生物膜是否成熟的指示性参数－氨氮去除率和CODMn去除率进行了比较，认为用氨氮去除率作为判断生物膜成熟的批示性参数较适合。     

环境修复技术在处理水污染中的应用研究

当前我们国家正面临水资源紧缺,目前我们国家大多数湖泊、河流都受到不同程度的污染,在有些地区出现了劣于V类水体,甚至直接影响了水源地的生态平衡,给城市居民用水带来了严重的威胁。一般我们将受污染的水体修复技术按照治理手段划分为化学处理法、物理处理法和生物处理方法等。水体生物修复技术包括生物膜法处理技术、微生物制剂技术、人工浮岛技术、人工湿地处理、生物栅修复等;生物修复技术具有方便管理、修复效果好等特点,具有较好的发展前景。     

自然生物膜对水体中磷浓度的影响研究

以BG11营养液为水源,弹性填料为人工基质培养自然生物膜,设计对比实验,研究生物膜对沉积物磷释放的影响及生物膜作用于该过程的主要机制。随着培养时间的延长,水体中各形态磷浓度均有不同程度的上升,并呈现明显的垂直分布特征;生物膜干重呈对数上升（R2=0．9544）,且与水体中的总磷浓度呈负指数相关（R2=0．7192）;生物膜中磷的解析实验中,溶液中正磷酸盐浓度随时间变化呈对数上升（R2=0．8769）。自然生物膜对水体中的磷有较强的吸附能力和去除效果,且主要作用机制是吸附,磷的迁移转化及最终归宿都要受到生物膜的影响。