复合垂直流人工湿地污染物去除特征及微生物群落多样性分析

采用复合垂直流人工湿地系统对生活污水进行处理,研究该系统对污水中主要污染物的去除效果,并用PCRTGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构组成的多样性。结果表明:污染物浓度沿水流方向呈下降趋势,氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和生化需氧量(COD)平均去除率分别为59.5%、67.5%、75.6%、62.3%。溶解氧(DO)沿程逐渐降低,但在末端略有上升,pH基本维持在7.72~8.04,处于略偏碱性状态,污染物的去除效果良好;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,在湿地系统的不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属,且微生物多样性指数从A1池至A3池沿程逐渐降低,群落结构间的相似性逐渐增大;系统中污染物去除与微生物多样性呈正相关关系。     

复合垂直流人工湿地污染物去除及微生物群落结构的PCR-DGGE分析

采用复合垂直流人工湿地净化富营养化景观水,考察了湿地系统中ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP)和ρ(DO)以及pH的沿程变化,并采用PCR-DGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构垂直分布及组成的多样性. 结果表明:从下行池到上行池,ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP),ρ(DO)和pH沿水流方向逐渐下降,上行池末端出水ρ(DO)略有回升,污染物的去除主要发生在下行池;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,在湿地系统的不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属;下行池表层微生物多样性指数最高,上行池各样品间的相似性较好. 从下行池到上行池,微生物群落的多样性降低,群落结构间的相似性逐渐增大. 植物供氧、残体累积以及根际效应有助于提高湿地表层微生物的多样性.      

复合垂直流人工湿地植物与填料优化组合研究

为探究植物和填料不同组合对复合垂直流人工湿地污染物去除效果的影响,采用复合垂直流人工湿地系统净化二级生活污水,且考察了冬夏两季湿地系统中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH+4-N)、溶解氧(DO)以及pH的沿程变化。结果表明:湿地系统中污染物浓度沿程逐渐降低,当污水流经湿地系统时,大部分污染物得到去除,出水水质理想。通过填料与植物的不同优化组合,对比A、B两组湿地各级处理效果,得出最佳湿地三级优化组合模式为:第1级为风车草+钢渣,第2级为美人蕉+钢渣+石灰石,第3级为菖蒲+石灰石。     

微污染饮用水源水潜流人工湿地预处理的效能研究

以济南玉清湖水库为例,采用水平潜流人工湿地系统对沉砂后的微污染黄河水进行了预处理试验,考察了湿地系统对污染物的去除效率及其变化趋势.同时,根据实验数据,构建了潜流人工湿地系统COD、TN、TP的一级动力学模拟方程.结果表明,水平潜流人工湿地系统对COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为49.89%、50.44%、53.41%和48.45%;人工湿地对污染物的处理是物理、化学和生物及其协同作用的过程.人工湿地沿程及不同高度污染物浓度变化试验结果表明,人工湿地系统对污染物的降解沿人工湿地水流方向逐渐降低,污染物主要在人工湿地床体前部被去除,潜流人工湿地床体上部对污染物的去除效果更好.     

人工湿地生态系统中的微生物作用及PCR-DGGE技术的应用

人工湿地作为一种经济高效的污水生态处理工艺,可通过植物、微生物、基质三者的协同作用实现污染物的去除。而微生物作为湿地生态系统的重要组成部分,又是污染物去除的积极分解者,发挥了不可忽视的关键作用,其数量、丰度、多样性及群落结构等均直接影响污水净化效果。本文介绍了湿地生态系统在微生物种群结构、污染物降解机制等方面的国内外研究进展,并针对PCR-DGGE新型分子技术在湿地微生物领域的应用成果进行了探讨,以为湿地生态系统的微生物作用及新型分子技术在其中的应用提供理论支撑和技术支持。     

不同植物人工湿地净化效果及基质微生物状况差异分析

为研究不同植物对人工湿地污染物净化效果和基质微生物状况的影响,采用序批式运行的沙培模拟人工湿地,探讨了菖蒲、香蒲、千屈菜、芦苇和白鹤芋5种湿地植物在不同HRT(水力停留时间,分别为1,3和5 d)下对模拟废水中TP,NH₄+-N和COD_Cr去除效果的影响,比较了不同植物类型模拟人工湿地中基质微生物的数量差异. 结果表明,不同植物系统对污染物的去除随HRT延长逐渐提高,HRT为5 d时各植物系统对污染物的去除效果最佳.TP,NH₄+-N和COD_Cr的最高去除率分别达90.4%,61.7%和96.4%.相对于其他试验系统,菖蒲系统对各污染指标均具有最优的去除效果. 植物种类对基质微生物数量的影响无显著差异.研究还发现,各系统中亚硝酸细菌数量与NH₄+-N去除率之间呈显著相关.      

进水方式及回流点位置对多段式生物接触氧化法脱氮除磷的影响

以实际生活污水(C/N(碳氮比)约为3)为处理对象,研究了进水方式和回流点位置对多段式生物接触氧化法脱氮除磷性能的影响,同时研究了微生物群落结构的变化特征。结果表明:在连续进水和间歇进水条件下,系统对COD去除率分别为87.61%和78.94%,但出水COD平均浓度达GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,系统耐冲击负荷能力较强。当混合液从第6格回流到第1格时,COD和TN去除率分别为88.78%和83.10%,满足GB 18918—2002一级A排放标准,TN处理效果与回流点位置相关。系统污泥量较少,无剩余污泥排放,TP去除效果稍差,采用化学除磷,TP去除效果与回流点位置无关。通过对系统生物多样性和生物膜干质量的分析,表明增加回流改变了系统的微生物种群结构,提高了系统脱氮效率。     

表流湿地细菌群落结构特征

为探讨表流湿地细菌群落结构的空间分布以及细菌环境影响因子,采用高通量测序方法,对表流湿地沿水流方向10个不同处理单元细菌群落结构进行分析,并利用冗余分析对其与环境因子的关系进行了探究.研究表明:细菌群落多样性指数(香农-威纳指数)平均值为6.57,细菌群落主要属于Proteobacterice(38.97%)、Bacteroidetes(15.63%)等18个门类,丰度大于1%的共有22个属;沿程细菌多样性总体呈现先升高后降低的波动性变化,最终处理单元与最初处理单元的多样性均较其余各处理单元低;细菌丰度与pH、ORP、NH_4~+-N、NO_2~--N、TN均有相关性.     

基于人工湿地系统中的微生物研究

人工湿地中微生物的活动是污水中污染物降解的主要因素。本文介绍了人工湿地系统中微生物的研究进展,从微生物在人工湿地中的多样性、分布规律、酶及其活性、湿地净化作用与微生物的相关性、以及研究方法等方面进行了论述。为优化微生物群落结构和强化人工湿地功能提供理论指导。     

复合人工湿地系统对低污染水总氮的净化效果及其微生物群落结构特征

为了解复合人工湿地系统对低污染水中总氮的处理效果及微生物群落结构特征,以表流-潜流-沉水植物塘构建的复合人工湿地系统为研究对象,研究该系统对低污染水中TN、NH4+-N、NO3--N、NO-2-N的去除效果,并采用高通量测序揭示各级单元微生物群落结构与差异性.结果表明:复合人工湿地系统在0.12～0.24 m3/(m2...     

人工湿地对化粪池出水净化效果的对比研究

对比了四种复合人工湿地系统对化粪池出水COD、TP、NH3-N和SS的净化效果,试验系统均采用间歇式进水,时间间隔为1d。为期7个月的运行结果表明,系统出水水质均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的二级标准,其中潜流(水平流)+垂直流(上行流)湿地系统对COD的去除效果最好;垂直流(下行流)+垂直流(上行流)湿地系统对TP、NH3-N、SS去除效果最好;选用含钙石灰石和含铁矿粉做填料、采用间歇式的运行方式可以提高湿地系统对污染物的去除率。     

复合垂直流人工湿地微生物特征对典型污水的响应差异

污水性质是影响人工湿地微生物特征的重要因子,而微生物对人工湿地污染物净化功能的发挥至关重要. 运用两组IVCW(复合垂直流人工湿地)分别处理模拟生活污水和污水处理厂尾水,比较研究两组系统下行流、上行流池的基质酶活性及硝化反硝化强度,并通过脂肪酸甲酯图谱分析系统中的微生物群落结构,以解析人工湿地微生物特征对两种污水的响应差异. 结果表明:处理生活污水的IVCW下行流池中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶及硝酸盐还原酶活性均显著高于其他单元,四者平均值分别为其他单元的2.8~4.6、7.9~10.3、19.3~41.7和4.5~10.8倍. 处理生活污水IVCW基质的硝化强度是尾水处理系统对应单元的1.4~5.3倍(下行流)和1.3~3.9倍(上行流),而两组IVCW对应单元基质的反硝化强度之间无显著差异. IVCW下行流池中特征脂肪酸比值及微生物群落结构受污水类型的影响较小,均以厌氧细菌和革兰氏阳性菌为优势菌;上行流池微生物群落结构则受到污水类型的一定影响,真菌的相对丰度较高. 两种污水对IVCW基质酶活性和硝化强度的影响高于对反硝化强度和微生物群落结构的影响.      

环境内分泌干扰物在人工湿地中的去除研究

考查了水平潜流人工湿地对城市生活污水中的8种内分泌干扰物去除效果。结果表明:在水力负荷为0.17m/d,水力停留时间为4.6 d情况下,水平潜流人工湿地对雌激素酮(E1)、雌激素三醇(E3)、双酚A(BPA)、辛基酚(OP)、17β-雌二醇(E2)、17a-雌二醇(17a-E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的平均去除率分别为81.4%、39.3%、73.9%、44.1%、69.7%、82.2%、65.2%。其中,4-正壬基酚(4-n-NP)在湿地出水中未检测到。人工湿地中内分泌干扰物去除效果沿程变化结果表明,湿地前段对内分泌干扰物的去除效果优于后段,说明人工湿地前段微生物的降解更有效。     

生物炭对MSL污水处理及微生物群落结构的影响

为进一步提高多级土壤渗滤(MSL)系统对污染物的去除性能,通过对比不同形状土壤模块(方形结构和U形结构)的MSL系统,典型污染物去除率及微生物群落结构,探究生物炭对MSL系统污染物去除机理的影响.实验结果表明,在不同水力负荷下,生物炭可显著提高MSL系统对污染物的平均去除率(P<0.05),并表现出快速启动与抗冲击负荷能力,对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率为87.74%、96.23%、97.65%、89.38%;U形结构可提高MSL系统对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率,但与方形结构无显著性差异(P>0.05)(TP除外);生物炭提高了MSL系统中氨氧化细菌以及反硝化菌属的相对丰度,强化了系统对氨氮的去除;U形结构提高了亚硝酸盐氧化细菌的相对丰度,使脱氮过程更加顺利.因此,生物炭通过调节MSL系统的微生物群落结构特征、改善系统水分运动状态,增强了系统对典型污染物的去除能力与抗冲击负荷的能力.     

上流式曝气生物滤池深度处理碱减量印染废水

采用上流式曝气生物活性炭滤池(UABACF)深度处理碱减量印染废水,在固定汽水比3∶1条件下,研究水力停留时间(HRT)对COD、UV254和色度去除效果的影响,分析污染物降解、系统微生物量和微生物活性在滤柱高度方向的沿程分布特征。结果表明:HRT对COD去除率影响最大、色度次之,对UV254去除影响最小,在HRT=8.90 h条件下系统对COD、色度和UV254的去除效率分别为74%、95%和92%。试验条件下,110 cm滤柱高度以下属于污染物降解的高效区域,微生物量和单位质量活性炭脱氢酶活性在此滤柱高度范围内逐渐降低而后保持基本稳定的状态,而单位微生物量TTC-脱氢酶活性在滤柱底部至70 cm高度处逐渐上升,然后呈下降趋势至110 cm高度附近降至最低,然后出现上升的趋势。     

人工湿地构型对水产养殖废水含氮污染物和抗生素去除影响

利用水平潜流人工湿地和下行-上行复合垂直流人工湿地净化水产养殖废水,研究水流方式、水力停留时间对水产养殖废水中含氮污染物、抗生素等典型污染物净化效果的影响.结果表明,复合垂直流人工湿地对含氮污染物具有较好的去除效果,对TN、NH_4~+-N的去除率在水力停留时间为3 d时可分别达到58%、80%.采用BIOLOG微平板技术和高通量测序对两个人工湿地入流端基质微生物群落的分析发现,复合垂直流人工湿地因其内部结构有利于水流流向及溶解氧条件使得微生物活性和多样性均较高,Nitrospira属分布较多是氨氮去除效果较好的主要原因.水力停留时间对NO_3~--N、NO_2~--N的去除有较大影响,维持在3~4 d对各类含氮污染物可获得较好的去除效果.采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法对抗生素去除效果进行研究发现,人工湿地构型对抗生素的去除效果差异不大,两种人工湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲唑和氟甲砜霉素,当水力停留时间从1 d延长至3 d可提高磺胺甲唑的去除率至50%以上.     

煤层气产出水的人工湿地构建与处理效果研究

针对煤层气田产出水排放所存在的环境隐患,在山西省沁水盆地建立复合型人工湿地处理系统,对比产出水经该系统处理前后的水质,研究人工湿地系统对煤层气产出水的净化效果,结果表明:人工湿地对产出水中污染物发挥了较为稳定的去除效果,出水水质可达农田灌溉水质标准。其中,人工湿地对于产出水中的悬浮物和重金属有良好的去除效果,悬浮物去除率达99.13%,重金属去除率达90%以上;对产出水的pH值具有良好的调节作用,使出水水质趋于中性。研究人工湿地系统的沿程水质变化,发现悬浮物的去除主要发生在阶梯式人工湿地,湿地系统对全盐量的去除效果不明显。该湿地系统由于处理成本低廉,可为野外处理类似高盐度的采矿废水提供借鉴和参考。     

生化生态组合人工湿地系统对城镇污水处理厂尾水的净化效果研究

以江阴市新桥镇人工湿地系统为研究对象,采用生态生化组合湿地工艺处理污水处理厂尾水,研究生物-生态组合湿地的运行状况和小城镇污水处理厂尾水的进一步净化效果。研究结果表明:生物生态组合人工湿地系统对尾水中污染物具有较好的去除效果,对COD、氨氮、TN和TP的平均去除率分别为29%、31%、18%和8%,平均出水浓度分别为35.54,0.97,10.77,0.11 mg/L,完全符合GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。研究结果能够为城镇污水处理厂尾水生态处理技术和管理的改进提供数据支撑和理论基础,为以后湿地生态系统的推广和示范研究提供直接的理论依据和实践经验。     

不同DO下MBR内微生物群落结构与运行效果关系

应用A/O-MBR处理实际生活污水,考察了不同溶解氧(DO)条件下,微生物群落结构与其处理效果的对应关系.结果表明,DO浓度在0.2~4.0mg/L对COD去除效果无明显影响,COD平均去除率均在90%以上.DO浓度变化对NH4+-N去除影响较大,DO浓度下降到0.2mg/L时,NH4+-N平均去除率由99%下降到65%.通过PCR-DGGE分析,较高DO条件下(4.0,2.0mg/L)的总细菌微生物群落多样性高于较低DO条件(0.5,0.2mg/L),但其群落结构变化与与反应器的处理效果对应关系不明显;氨氧化菌的群落结构变化较明显,且在不同的DO条件下起主要作用的氨氧化菌的菌属不同,其群落变化与反应器的NH4+-N去除效果相对应,DO为2.0,0.5mg/L时氨氧化菌群落结构比较相似,此时反应系统的脱氮效果也比较好.     

上流式曝气生物滤池(UABACF)处理PVA退浆废水的实验研究

采用上流式曝气生物活性炭滤池(UABACF)处理PVA退浆废水,在固定水力负荷为0.076 m3/(m2·h)条件下,研究气水比对PVA、COD和浊度去除效果的影响,分析污染物去除、微生物量、微生物活性在滤柱高度方向的沿程分布特征。气水比对COD去除率影响最大、PVA次之,对浊度去除的影响最小,在气水比为4∶1条件下,PVA、COD和浊度的去除率分别为66.65%、89.60%和80.25%。1.3 cm滤柱高度以下为污染物高效去除区域,系统微生物量和微生物脱氢酶活性在此高度范围内逐渐降低,而后基本保持稳定状态。生物滤池对PVA主要依靠生物吸附作用去除,生物降解部分仅占被吸附PVA的24.9%。