間歇曝氣垂直潛流人工濕地的污水凈化效果及微生物機理研究.pdf

1、水資源短缺和水環(huán)境污染已成為一個全球性問題，嚴重制約著各國的經(jīng)濟和社會發(fā)展。特別是在廣大農(nóng)村地區(qū)，由于經(jīng)濟技術(shù)落后以及缺乏有效的管理，生活污水大都直接排放，導致大范圍面源污染。同時，雖然生活污水處理工藝較多，但大都投資運行費用較高，且存在二次污染，因此，研究開發(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、運行費用少、處理效果好、維護管理簡單等優(yōu)點得到廣泛應用，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上，確定了間歇曝氣潛流人工濕地的最佳曝氣時間和曝氣量，并探究其長期污水凈化效果;同時研究了不同基質(zhì)、進水方式、進水碳氮比和污染負荷條件下常規(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理。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)以常規(guī)潛流人工

3、濕地為對照，研究了間歇曝氣對潛流人工濕地污染物去除效果的影響。在不同曝氣時間和曝氣量條件下，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)潛流濕地為對照，通過210d連續(xù)監(jiān)測，結(jié)果表明，間歇曝氣可實現(xiàn)較高的COD、NH4+-N和TN的去除率，分別為95.6％、96.1％和85.3％。
　　(2)對不同基質(zhì)、進水方式、進水碳氮比和污染負荷條

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)對污水凈化效果的提升能力有限;分段進水通過補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行，提高了TN去除率，高達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，進水負荷對間歇曝

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85％以上。
　　(3)采用熒光原位雜交(FISH)和PCR-DGGE等分子生物學技術(shù)對常規(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，極大地