垂直流人工濕地條件優(yōu)化及其微生物多樣性研究.pdf

1、人工濕地作為一種經(jīng)濟(jì)有效的污水處理方式，過去幾年中得到迅速發(fā)展與推廣，然而傳統(tǒng)人工濕地主要通過原始濕地改建而來，其處理效果和應(yīng)用范圍受到很大限制。環(huán)境溫度變化影響著濕地系統(tǒng)中微生物的活性，對(duì)濕地處理效果具有很大影響。針對(duì)傳統(tǒng)濕地系統(tǒng)冬季低溫處理性能不佳等問題，優(yōu)化濕地運(yùn)行條件，構(gòu)建固定化生物膜復(fù)合流生態(tài)濕地工藝，開展固定化生物膜強(qiáng)化濕地系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性研究，有效控制水體中有機(jī)物及氮等污染物。另外，濕地溫室氣體的排放作為一種濕地運(yùn)行的副產(chǎn)物

2、受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注，本文對(duì)不同濕地系統(tǒng)中甲烷的排放進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行研究分析，為提高濕地運(yùn)行效果、保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供理論指導(dǎo)。本研究主要得出以下結(jié)論:
　　(1)通過微宇宙實(shí)驗(yàn)研究單種和混種植物人工濕地對(duì)人工污水的處理效果、甲烷釋放及其相應(yīng)的微生物學(xué)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)植物混種可以提高污水處理效率，但是較高的CH4釋放活性削弱了其環(huán)境效益。對(duì)不同植物種類及豐度條件下微生物多樣性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)植物對(duì)產(chǎn)甲烷古菌和甲烷氧化菌的群落結(jié)構(gòu)影響不

3、大，而在不同濕地系統(tǒng)中甲烷氧化菌的豐度差異較大，可能是導(dǎo)致濕地甲烷釋放差異的主要原因。另外，在本研究體系中，種植羊蹄在濕地污染物的去除過程中發(fā)揮著重要作用并可能對(duì)甲烷釋放產(chǎn)生重要影響。
　　(2)比較分析了四個(gè)水力負(fù)荷（0.2、0.4、0.8和1.6m·d-1）對(duì)復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)污染物去除及甲烷排放的影響發(fā)現(xiàn)，隨著水力負(fù)荷(HL)增加，濕地對(duì)NH4+-N去除率逐漸降低（88％、87％、83％和76％），但對(duì)NO3--N和CO

4、DMn的去除效率無顯著變化;由于濕地進(jìn)水溶解氧(DO)含量較低，因此濕地有機(jī)物的去除主要以厭氧降解為主，HL的提高會(huì)導(dǎo)致CH4排放的增加，綜合考慮污染物去除及甲烷排放的環(huán)境效益，可控制濕地運(yùn)行的HL為0.8 m·d-1。
　　不同HL條件下，濕地系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)變化不明顯，但Down-flow和Up-flow之間微生物群落結(jié)構(gòu)變化較大;濕地中硝化細(xì)菌主要為Nitrosomonas和Nitrospira，濕地Up-flow中菌群

5、多樣性豐富，受HL影響較大，濕地Down-flow中氨單加氧酶基因amoA相對(duì)含量高于Up-flow，并且隨著HL的增加逐漸降低;反硝化菌在濕地中種類豐富，受HL影響顯著，亞硝酸還原酶基因nitS的相對(duì)含量要顯著高于amoA基因，高HL(1.6 m·d-1)條件下濕地Down-flow和Up-flow中nirS基因的相對(duì)含量顯著高于其它HL，說明反硝化菌群豐富，從而維持了NO3--N穩(wěn)定高效地去除。
　　對(duì)濕地Down-flow濕

6、地中產(chǎn)甲烷古菌和甲烷氧化菌的分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲烷古菌的相對(duì)含量隨著HL的增加而呈遞增趨勢(shì)，導(dǎo)致高HL條件下較高的甲烷釋放能力;甲烷氧化菌的含量僅在高(1.6 m·d-1)、低(0.2 m·d-1) HL之間存在差異。對(duì)其菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷古菌種類豐富，主要屬于Methanomicrobiales，不同HL條件下菌群結(jié)構(gòu)差異較大，甲烷氧化菌主要屬于Methylocystaceae，受HL影響較小。
　　(3)復(fù)合垂直流