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氮素是水源水体的一类重要污染物,氮素超标会使水体面临富营养化风险,对水源水质安全造成威胁。水源水库中好氧反硝化现象的证实为贫营养水体氮素的生物去除提供了新途径,本文以李家河水库氮素污染控制为切入点,在现场水质监测基础上,结合好氧反硝化混合菌群-生物脱氮技术,重点研究了:(1)李家河水库水体氮素等污染负荷的来源、季节变化以及对水源水质的现实影响;(2)两种好氧反硝化混合菌群的贫营养水库水脱氮除碳特性以及影响因素;(3)聚氨酯负载好氧反硝化混合菌成熟的最短周期以及负载型混合菌群对水库原水氮素的去除能力。主要得到以下几个方面结论:(1)为期一年的水质监测表明,入库径流是李家河水库氮、磷污染物的主要来源。上游来水携带的总氮、总磷、高锰酸盐指数对污染负荷总量贡献率分别高达99.41%、99.51%、99.55%。主库区各水层总氮浓度全年均在2.0 mg/L以上,超过地表水环境质量Ⅲ类水质标准限值,总氮构成以硝氮为主;总磷浓度变化在0.01~0.18 mg/L区间,秋冬季节性超标。氮素是李家河水库水体富营养化的主导因素,夏季蓝藻水华暴发,藻细胞密度高达2.95×10~8 cells/L,严重威胁饮用水水源水质安全,寻求合适的生物脱氮技术对水库水质改善具有重要意义。(2)从周村水库的原水和底泥中分别获取了天然好氧反硝化混合菌群A和人工复配好氧反硝化混合菌群B,对其进行原水生长和脱氮除碳特性探究。结果表明,混合菌群A在投加碳源浓度(TOC)为15 mg/L的原水中24~36 h的硝氮、总氮、有机碳去除率分别为40.43%、30%、81.13%;混合菌群B在投加TOC浓度10 mg/L水库原水中16 h的硝氮、总氮、有机碳去除率分别为41.59%、39.84%、76.37%;氨氮和亚硝氮均无明显积累。混合菌群A和B通过自身同化及好氧反硝化作用在贫营养水库原水中发挥脱氮除碳效能。一定范围内,碳源浓度与原水脱氮效率成正比;磷元素对菌体生长具有促进作用;低温10°C条件下混合菌生长及反硝化速率变慢,但对氮素去除率影响较小。经高通量DNA测序知,天然混合菌群A的优势菌属为不动杆菌属(Acinetobacter,28.26%)、假单胞菌属(Pseudomonas,9.90%)、丛毛单胞菌属(Comamonas,4.38%)、短波单胞菌属(Brevundimonas,2.71%)。(3)负载型好氧反硝化混合菌群在微污染水源水中脱氮效能分析。用聚氨酯填料小球负载贫营养混合菌群B强化原水生物脱氮效能。结果表明,聚氨酯小球负载成熟时间至少为6天,混合菌群能较好附着于载体表面和内部孔隙;成熟负载型小球在水库原水中可以维持稳定的脱氮能力,在投加碳源浓度10 mg/L的原水中重复转接利用9次后,硝氮和总氮去除率仍稳定在30%~35%和25%~30%范围内。负载型小球氮源污染物去除主要依靠混合菌群好氧反硝化及载体吸附作用,通过负载强化优势菌群长期脱氮效果,减少菌剂流失。