復合人工濕地脫氮途徑及微生物多樣性研究.pdf

1、隨著農村城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，我國小城鎮(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。人工濕地以投資低、工藝設備簡單、運行維護管理方便和處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點，在處理小城鎮(zhèn)污水中將具有突出的技術優(yōu)勢和廣闊的應用前景。厭氧氨氧化反應是指以氨根離子為電子供體、亞硝酸根離子為電子受體，最終產物為氮氣的生物反應，具有低成本，低能耗的特點。本論文依托新型復合人工濕地：折流式+側向潛流式人工濕地系統(tǒng)為研究對象，在課題組其他成員已

2、完成相關研究內容的基礎上，在重慶市白市驛鎮(zhèn)清河農業(yè)園人工濕地污水廠，探索側向潛流濕地中微生物多樣性、厭氧氨氧化與反硝化反應的關系。
　　論文首先分析了在不同季節(jié)，清河農業(yè)園人工濕地污水廠中各構筑物常規(guī)指標變化規(guī)律。結果表明：污水廠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pH四季均在7～8的中性范圍內。
　　論文對不同季節(jié)清河農業(yè)園人工濕地污水

3、廠中各構筑物各類污染物沿程變化規(guī)律和去除規(guī)律，尤其是氮素污染物的變化規(guī)律進行了研究。結果表明：該污水廠在不同季節(jié)對各類污染物均有良好的去除效果；該污水廠春冬季進水COD、TP、總氮、氨氮進水濃度明顯高于夏秋季；硝氮在經(jīng)過側向潛流濕地后均有不同程度的富集現(xiàn)象。側向潛流濕地仍是整個復合型人工濕地去除污染物的重要場所。
　　通過對側向潛流濕地中DO和ORP值的分析，發(fā)現(xiàn)側向潛流濕地處于好氧、缺氧、厭氧交替狀態(tài)，在研究期間側向潛流濕地中氨

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。在已完成相關課題研究的基礎上，推測該側向潛流濕地厭氧氨氧化反應與其他脫氮反應是相互協(xié)作的關系。
　　通過15N同位素實驗，利用GC-MS檢測生成的29N2、30N2的量，發(fā)現(xiàn)在2014年6~9月間側向潛流濕地中厭氧氨氧化與反硝化反應的比例在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、量測序的方法，測定了側向潛流濕地填料基質中微生物的多樣性和相對定量。結果表明：本側向潛流濕地中99.8％的細菌已經(jīng)被檢測出來，共計細菌種類超過338種，與菌群豐度(ACE)指數(shù)基本一致，Shanno指數(shù)和Simpson指數(shù)表明側向潛流濕地中菌群多形性相對較高。并且本側向潛流人工濕地中優(yōu)勢菌種為Thiobacillus（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；Rhodocyclaceae（紅環(huán)菌科）具有生物除磷的功能；Anaerolineaceae（厭氧繩菌綱）證明在產甲烷生物系統(tǒng)中，具有降解碳水化合物和其他細胞材料（如氨基酸）的作用。
　　測序中共測序出7346個16S rRNA基因序列，其中1892條屬于脫氮細菌，分別為氨氧化細菌、亞

7、硝酸鹽氧化細菌、異養(yǎng)反硝化菌、自養(yǎng)反硝化細菌和厭氧氨氧化菌。利用進化樹分析發(fā)現(xiàn)本側向潛流濕地中硫桿菌與脫氮硫桿菌同源性高達96％；檢測出兩種厭氧氨氧化菌屬，其中一個與自養(yǎng)厭氧氨氧化菌“Anammoxoglobus propionicus”同源性達100%，另一個與厭氧氨氧化菌“Candidatus Brocadia fulgida”同源性達99%?？梢姳緜认驖摿鳚竦刂幸舶l(fā)生了傳統(tǒng)的生物脫氮與厭氧氨氧化反應之間相互協(xié)同作用，并主要是脫氮硫