一种光合细菌生长特性及其修复富营养化水体参数优化研究

一种光合细菌生长特性及其修复富营养化水体参数优

化研究

1672-1683（2015）001-0037-05

Growth characteristics and parameter optimization to control water eutrophication of a photosynthetic strain

QIN Yu-sheng1，2，ZHANG Jun-zhi1，2，MA Wen-lin1，2，FU Qi-shi1，2

（1.Beijing Climate Change Response Research and Education Center，Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Beijing *****，China；2.Key Laboratory of Urban Stormwater System and Water Environment ，Beijing University of Civil Engineering and Architecture，Ministry of Education，Beijing *****，China）

Abstract：At present，eutrophication problems of water body is becoming more and more serious in China.Firstly，the photosynthetic bacteria were separated and enriched from river water in Beijing City by selective culture medium.Secondly，their growth curves were determined using the single factor experiment.It was concluded that their growth cycle was 4 days，and the pH of the cultivation liquids were up during cultivating period.The degradation curves under the different initial total nitrogen （TN） levels were fitted，by which degradation kinetics equation to different initial concentration was obtained.There was the highest TN removal rate at 20 mg/L of initial TN concentration.Finally，the factors order from stronger effect to weaker to remove TN and TP by photosynthetic bacteria were temperature，pH and photosynthetic bacteria adding amount using

orthogonal experimental method.Under the optimal culturing conditions，the removal rates of TN and TP were 61.28% and 41.21%，respectively.So，it was effective to control TN and TP concentrations in water body by the photosynthetic bacteria isolated in this Experiments.The experimental results could provide a help to develop microorganism remediation agent to control eutrophication in city water body.

Key words：photosynthetic strain；growth characteristics；water eutrophication；bioremediation；parameter optimization

随着社会经济的飞速发展，工农业和城市废水剧增，导致受纳水体的富营养化程度呈加重趋势。水体富营养化引起藻类等水生植物大量繁殖，水体透明度和溶解氧下降，水质恶化，最终爆发水华，导致除藻类以外的其他水生生物大量死亡，水体生态系统及其功能受到严重阻碍和破坏。

目前对水华现象的治理方法較多，但各有利弊。物理方法工程量大、耗能高且不彻底。投加化学药剂短期效果明显，但容易发生水质反弹并造成水体二次污染，会对水体的整体生态环境造成一定的不良影响。微生物可以利用水体中的营养物质进行自我代谢，既达到了去除污染的目的，又能让生态系统更加稳定，治理效果可持续，所以利用微生物方法进行水污染治理是比较理想的方法。但不同种类微生物对各类物质的代谢和利用能力相差较大，所以应从环境中选取环境友好且治污能力强的微生物进行研究。

光合细菌均为革兰氏阴性细菌，无芽孢，其形态和生理类型具有多样性，广泛存在于自然界的水体、土壤及活性污泥内。光合细菌在厌氧光照、好氧光照或好氧黑暗的条件下都能利用有机酸、硝酸盐、氨氮、活性磷酸盐及糖类等小分子有机物进行营养生长和生殖生长，使水体得以净化。光合细菌处理废水具有有机负荷高、脱氮除磷效果好等特点，已被广泛用于各种食品、工业废水和水产养殖的净化处理研究和实践中。近年来，国内外学者研究发现，光合细菌不仅能够降

解简单的有机化合物，而且对环境中较难降解的卤代化合物和芳香化合物也有一定的降解能力，应用前景广阔。

研究表明，光合细菌在水产业、农业、畜牧业、废水处理、新能源开发等应用领域具有十分广阔的前景。20世纪70年代，日本开始发展光合细菌，多年来先后成功地对粪尿、皮革、食品、淀粉和豆制品加工废水进行处理。韩国也有污水处理厂使用光合细菌处理生活污水的先例。我国在20世纪开始研究光合细菌治理养殖废水等方面的应用，刘慧玲等利用光合细菌来降解养殖水体中的亚硝酸盐，效果良好。

近年来，光合细菌开始被用于治理富营养化水体。常会庆对光合细菌的生长、光合细菌在自然水体对水中总氮、总磷、COD等指标的影响、培养基优化等方面做了一定的研究。但是在治理水体富营养化的作用机理方面的研究还不够透彻，环境条件对其治理富营养水体方面影响程度也有待探索。所以光合细菌作用机理方向上的研究对解决日益严重的水体富营养化问题提供了一条生物治理的道路，具有一定的指导作用。

本研究中，首先将北京城市河道水取回实验室，从中分离富集光合细菌。然后，采用单因素实验方法，以河道天然水作为基础培养液，研究所分离光合细菌的脱氮除磷能力。最后，采用正交实验方法，研究优化光合细菌用于治理富营养化水体的参数条件，为其在实际应用中提供理论依据。 1实验设计

1.1培养基与实验用水

本研究中采用的光合细菌选择培养基的配方为：NaCl 2 g， *****a·3H2O 5 g， NH4Cl 1 g， NaHCO3 2 g，KH2PO4 1.75 g，MgSo4·7H2O 0.2 g，酵母粉 1 g，1000 mL蒸馏水，使用浓度为0.1 mol/L的稀盐酸调pH到7.0。各类化学药品均为分析纯。

取北京城市河道水作为实验用水，其水质指标为：pH为8.0～8.5、TN为5.87 mg/L，TP为2.77 mg/L。TN、TP均超过我国湖泊富