挥发性有机物对微型动物(原生动物/后生动物)捕食生物膜降解菌的影响研究

摘要

尽管生物过滤技术具有许多优点，但是当前也存在许多问题。其中一个重要问题就是过滤床层内生物膜的不均匀分布和过度蓄积。生物膜是气相生物过滤系统中的关键因子。生物膜的不均匀分布和过度蓄积常常引起生物过滤系统出现某些运行问题如床层堵塞、压降过大、短流，最终导致性能恶化。许多研究已经致力于使得生物过滤器床层内的生物膜分布更均匀和生物膜蓄积率更小，以便得到更长时间的稳定性能。优化生物过滤器的填料、营养液和气体流场有助于得到微生物生长的最佳条件，进而获得更好的气相生物过滤性能。物理、化学和生物方法己被研究和应用于控制生物膜的过度蓄积。新型生物过滤器的设计和运行方法也不断得以研究。然而需要更好的控制生物膜蓄积的方法，因此需要过于生物膜蓄积及各种控制方法的研究。　　 本研究是先为从管式生物过滤器生物膜中通过不同取样环境，采用梯度甲苯培养基分离，可得到三种优势甲苯降解菌，其中选择1号菌作为后续研究的实验菌种。因为实验证明1号菌株对甲苯的适应性很好，甲苯净化情况：在甲苯气相浓度为3213 mg/m3的条件下摇床培养18、42 h去除效率分别为89.7、99.3％，并且反应时间短，可考虑挂膜时单独培养接入，可缩短挂膜以及驯化时间。所选择的微型动物经镜检为秀丽隐杆线虫和肾形虫，使用线虫培养基(NGM)混合培养，每月转移一次。经静态悉生培养得知这两种微型动物有很强的甲苯耐受性，在瞬间高浓度甲苯的环境下仍能正常生存。　　 通过不断地向无机盐液体培养基中通入甲苯，驯化耐受目标废气强捕食生物量大的线虫和纤毛虫。在甲苯浓度在80～150 mg/m3范围内，甲苯对纤毛虫与线虫的影响并不明显，甲苯降解菌的去除率达99-100％；当甲苯浓度升高到600 mg/m3后，线虫的生长受到了抑制，纤毛虫的生长正常，甲苯降解菌的比生长速率下降明显；当甲苯浓度升高至900 mg/m3时，纤毛虫的生长也受到了抑制。线虫与纤毛虫比较实验结果表明，线虫能先促进细菌的生长，当细菌生长稳定后通过捕食细菌降低细菌数量同时维持自身生长；纤毛虫则在细菌指数增长期就开始进行捕食，使得细菌的比生长速率降低，但在稳定期对于细菌的捕食作用没有线虫那么明显。造成这种结果原因很可能是基于线虫的运动性，钻穴和摄食活动使其具有促进氧扩散以及提供细菌和纤毛虫生长所需氮源的作用，详细的机理还需后续研究。