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，對濕地處理效果具有很大影響。針對傳統(tǒng)濕地系統(tǒng)冬季低溫處理性能不佳等問題，優(yōu)化濕地運行條件，構(gòu)建固定化生物膜復合流生態(tài)濕地工藝，開展固定化生物膜強化濕地系統(tǒng)運行穩(wěn)定性研究，有效控制水體中有機物及氮等污染物。另外，濕地溫室氣體的排放作為一種濕地運行的副產(chǎn)物

2、受到人們越來越多的關(guān)注，本文對不同濕地系統(tǒng)中甲烷的排放進行檢測并對其機理進行研究分析，為提高濕地運行效果、保護生態(tài)環(huán)境提供理論指導。本研究主要得出以下結(jié)論:
　　(1)通過微宇宙實驗研究單種和混種植物人工濕地對人工污水的處理效果、甲烷釋放及其相應的微生物學機理，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。對不同植物種類及豐度條件下微生物多樣性進行分析，發(fā)現(xiàn)植物對產(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甲烷釋放產(chǎn)生重要影響。
　　(2)比較分析了四個水力負荷（0.2、0.4、0.8和1.6m·d-1）對復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)，隨著水力負荷(HL)增加，濕地對NH4+-N去除率逐漸降低（88％、87％、83％和76％），但對NO3--N和CO

4、DMn的去除效率無顯著變化;由于濕地進水溶解氧(DO)含量較低，因此濕地有機物的去除主要以厭氧降解為主，HL的提高會導致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)甲烷古菌的相對含量隨著HL的增加而呈遞增趨勢，導致高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。對其菌群結(jié)構(gòu)進行分析發(fā)現(xiàn)本實驗系統(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)復合垂直流