復(fù)合人工濕地脫氮途徑及微生物多樣性研究.pdf

1、隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，我國(guó)小城鎮(zhèn)規(guī)模正日益壯大，但其分布散、數(shù)量多，生態(tài)環(huán)境一旦受到破壞，就很難得到恢復(fù)。人工濕地以投資低、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)管理方便和處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在處理小城鎮(zhèn)污水中將具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。厭氧氨氧化反應(yīng)是指以氨根離子為電子供體、亞硝酸根離子為電子受體，最終產(chǎn)物為氮?dú)獾纳锓磻?yīng)，具有低成本，低能耗的特點(diǎn)。本論文依托新型復(fù)合人工濕地：折流式+側(cè)向潛流式人工濕地系統(tǒng)為研究對(duì)象，在課題組其他成員已

2、完成相關(guān)研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，在重慶市白市驛鎮(zhèn)清河農(nóng)業(yè)園人工濕地污水廠(chǎng)，探索側(cè)向潛流濕地中微生物多樣性、厭氧氨氧化與反硝化反應(yīng)的關(guān)系。
　　論文首先分析了在不同季節(jié)，清河農(nóng)業(yè)園人工濕地污水廠(chǎng)中各構(gòu)筑物常規(guī)指標(biāo)變化規(guī)律。結(jié)果表明：污水廠(chǎng)夏季水溫明顯高于其他季節(jié)，在26℃以上，冬季溫度最低，在11℃~13℃之間，春秋季節(jié)溫度相差不大，在17~22℃之間；污水廠(chǎng)pH四季均在7～8的中性范圍內(nèi)。
　　論文對(duì)不同季節(jié)清河農(nóng)業(yè)園人工濕地污水

3、廠(chǎng)中各構(gòu)筑物各類(lèi)污染物沿程變化規(guī)律和去除規(guī)律，尤其是氮素污染物的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：該污水廠(chǎng)在不同季節(jié)對(duì)各類(lèi)污染物均有良好的去除效果；該污水廠(chǎng)春冬季進(jìn)水COD、TP、總氮、氨氮進(jìn)水濃度明顯高于夏秋季；硝氮在經(jīng)過(guò)側(cè)向潛流濕地后均有不同程度的富集現(xiàn)象。側(cè)向潛流濕地仍是整個(gè)復(fù)合型人工濕地去除污染物的重要場(chǎng)所。
　　通過(guò)對(duì)側(cè)向潛流濕地中DO和ORP值的分析，發(fā)現(xiàn)側(cè)向潛流濕地處于好氧、缺氧、厭氧交替狀態(tài)，在研究期間側(cè)向潛流濕地中氨

4、氮濃度在20~9mg/L之間，亞硝態(tài)氮濃度一直維持在0.25mg/L以下，硝態(tài)氮濃度在末端出現(xiàn)累積的現(xiàn)象。在已完成相關(guān)課題研究的基礎(chǔ)上，推測(cè)該側(cè)向潛流濕地厭氧氨氧化反應(yīng)與其他脫氮反應(yīng)是相互協(xié)作的關(guān)系。
　　通過(guò)15N同位素實(shí)驗(yàn)，利用GC-MS檢測(cè)生成的29N2、30N2的量，發(fā)現(xiàn)在2014年6~9月間側(cè)向潛流濕地中厭氧氨氧化與反硝化反應(yīng)的比例在0.75:1~0.9:1之間，培養(yǎng)中COD/TN去除率在1.0左右。
　　利用高通

5、量測(cè)序的方法，測(cè)定了側(cè)向潛流濕地填料基質(zhì)中微生物的多樣性和相對(duì)定量。結(jié)果表明：本側(cè)向潛流濕地中99.8％的細(xì)菌已經(jīng)被檢測(cè)出來(lái)，共計(jì)細(xì)菌種類(lèi)超過(guò)338種，與菌群豐度(ACE)指數(shù)基本一致，Shanno指數(shù)和Simpson指數(shù)表明側(cè)向潛流濕地中菌群多形性相對(duì)較高。并且本側(cè)向潛流人工濕地中優(yōu)勢(shì)菌種為T(mén)hiobacillus（硫桿菌）、Nitrospira（硝化螺菌屬）、Rhodocyclaceae（紅環(huán)菌科）、Xanthomonadales（

6、黃單胞菌目）、Anaerolineaceae（厭氧繩菌綱）。其中Thiobacillus（硫桿菌）、Nitrospira（硝化螺菌屬）與生物脫氮相關(guān)；Rhodocyclaceae（紅環(huán)菌科）具有生物除磷的功能；Anaerolineaceae（厭氧繩菌綱）證明在產(chǎn)甲烷生物系統(tǒng)中，具有降解碳水化合物和其他細(xì)胞材料（如氨基酸）的作用。
　　測(cè)序中共測(cè)序出7346個(gè)16S rRNA基因序列，其中1892條屬于脫氮細(xì)菌，分別為氨氧化細(xì)菌、亞

7、硝酸鹽氧化細(xì)菌、異養(yǎng)反硝化菌、自養(yǎng)反硝化細(xì)菌和厭氧氨氧化菌。利用進(jìn)化樹(shù)分析發(fā)現(xiàn)本側(cè)向潛流濕地中硫桿菌與脫氮硫桿菌同源性高達(dá)96％；檢測(cè)出兩種厭氧氨氧化菌屬，其中一個(gè)與自養(yǎng)厭氧氨氧化菌“Anammoxoglobus propionicus”同源性達(dá)100%，另一個(gè)與厭氧氨氧化菌“Candidatus Brocadia fulgida”同源性達(dá)99%。可見(jiàn)本側(cè)向潛流濕地中也發(fā)生了傳統(tǒng)的生物脫氮與厭氧氨氧化反應(yīng)之間相互協(xié)同作用，并主要是脫氮硫