間歇曝氣垂直潛流人工濕地的污水凈化效果及微生物機(jī)理研究.pdf

1、水資源短缺和水環(huán)境污染已成為一個(gè)全球性問(wèn)題，嚴(yán)重制約著各國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。特別是在廣大農(nóng)村地區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)落后以及缺乏有效的管理，生活污水大都直接排放，導(dǎo)致大范圍面源污染。同時(shí)，雖然生活污水處理工藝較多，但大都投資運(yùn)行費(fèi)用較高，且存在二次污染，因此，研究開(kāi)發(fā)新型的分散生活污水處理工藝尤為重要。人工濕地污水處理系統(tǒng)以基建投資低、運(yùn)行費(fèi)用少、處理效果好、維護(hù)管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但是常規(guī)人工濕地由于溶解氧等因素限制直接影響微生物硝

2、化/反硝化作用，導(dǎo)致人工濕地脫氮效果不理想。
　　本研究模擬生活污水，在常規(guī)潛流人工濕地的基礎(chǔ)上，確定了間歇曝氣潛流人工濕地的最佳曝氣時(shí)間和曝氣量，并探究其長(zhǎng)期污水凈化效果;同時(shí)研究了不同基質(zhì)、進(jìn)水方式、進(jìn)水碳氮比和污染負(fù)荷條件下常規(guī)和間歇曝氣潛流人工濕地的污染物去除效果;最后采用分子生物學(xué)技術(shù)分析了間歇曝氣濕地系統(tǒng)內(nèi)微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)，從微生物角度解析濕地污染物去除機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)以常規(guī)潛流人工

3、濕地為對(duì)照，研究了間歇曝氣對(duì)潛流人工濕地污染物去除效果的影響。在不同曝氣時(shí)間和曝氣量條件下，探究間歇曝氣潛流人工濕地COD、NH4+-N和TN的去除率，表明其最佳曝氣時(shí)間和曝氣量分別為4h和1.0L/min;在此條件下，以空白和常規(guī)潛流濕地為對(duì)照，通過(guò)210d連續(xù)監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，間歇曝氣可實(shí)現(xiàn)較高的COD、NH4+-N和TN的去除率，分別為95.6％、96.1％和85.3％。
　　(2)對(duì)不同基質(zhì)、進(jìn)水方式、進(jìn)水碳氮比和污染負(fù)荷條

4、件下常規(guī)和間歇曝氣潛流人工濕地中COD、NH4+-N和TN去除率進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)礫石濕地系統(tǒng)相比，陶粒濕地系統(tǒng)對(duì)污水凈化效果的提升能力有限;分段進(jìn)水通過(guò)補(bǔ)充碳源保證了間歇曝氣濕地周期后期反硝化作用的順利進(jìn)行，提高了TN去除率，高達(dá)90.39％;隨著C/N比由2.5增至20，常規(guī)潛流濕地系統(tǒng)的COD、NH4+-N和TN的去除率下降，其中COD去除率由84.63％降至63.47％，NH4+-N去除率由32.18％降至18.89％，TN去

5、除率由33.99％降至23.33％。然而，不同C/N比對(duì)間歇曝氣潛流濕地COD和NH4+-N去除率影響不大，其去除率均在95％以上，而TN去除率隨著C/N比的增大顯著提高，由24.25％增至89.65％;隨著污染負(fù)荷的增加，常規(guī)潛流濕地的COD、NH4+-N和TN的去除率下降，其中COD去除率由86.30％降至62.68％，NH4+-N去除率由49.30％降至27.59％，TN去除率由43.33％降至27.06％。然而，進(jìn)水負(fù)荷對(duì)間歇曝

6、氣濕地系統(tǒng)的出水效果影響不大，其中COD和NH4+-N去除率均在95％以上，TN去除率也高達(dá)85％以上。
　　(3)采用熒光原位雜交(FISH)和PCR-DGGE等分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)常規(guī)和間歇曝氣潛流人工濕地系統(tǒng)中微生物數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明與常規(guī)潛流濕地相比，間歇曝氣極大地提高了潛流濕地系統(tǒng)中的氨氧化菌(AOB)和亞硝化菌(NOB)的數(shù)量，其中AOB約占總菌數(shù)的45.32％，NOB約占總菌數(shù)的33.65％;同時(shí)，極大地