处理高污染河水垂直流人工湿地微生物群落特性

为了研究处理高污染河水垂直流人工湿地基质和根际微生物群落特性,采用PCR-DGGE技术对其进行分析,使用通用引物（BAC 338F GC和BAC 805R）对16S rDNA V3~V5区基因片段进行扩增。结果表明,湿地系统中基质微生物群落多样性随基质深度的增加呈现先增大后减小,根际微生物群落多样性逐层递减,同一垂直深度根际微生物群落多样性均高于基质;根际微环境刺激了严格好氧菌Acinetobacter tjernbergiae（不动杆菌属的）出现,证明根系具有泌氧功能;聚类分析表明湿地系统中微生物群落相似度较高,并随深度增加依次递减;测序结果表明湿地系统中拟杆菌门和变形菌门在系统发育树中分别显示出高度序列同源性,湿地系统上、中层广泛分布着好氧菌Flavobacterium sp.（黄杆菌属）和Sporocytophaga sp.（生孢噬纤维菌属）,并出现了大量的脱硫功能菌。     

不同基质碳源下人工湿地微生物燃料电池的电化学性能及微生物群落结构

通过设计一种下流式人工湿地微生物燃料电池(CW-MFC)系统,研究了以葡萄糖(S.G.)和乙酸钠(S.S.)为基质碳源时系统的电化学性能及其微生物群落结构,揭示了该系统在不同基质碳源下的产电特性.结果 表明,S.S.发电电压可达483 mV,最大功率密度为48.14 mW·m-2,优于S.G.(42.61 mW·m-2...     

人工湿地系统微生物去除污染物的研究进展

人工湿地污水处理系统具有净化效果显著、建设和运行费用低廉、管理简便等优点,近年来越来越受到人们的重视。人工湿地是利用介质、植物和微生物构成的复合系统来处理污水。微生物在人工湿地系统净化污水过程中发挥着重要作用。介绍了人工湿地系统中微生物去除污染物的研究进展,重点讨论了人工湿地对污染物和特殊有机污染物的去除以及系统基质中微生物的种群和活性等内容,并结合我国研究现状展望了该领域的研究前景。人工湿地系统微生物对污染物去除将成为人工湿地生态系统服务功能评价、人工湿地生态系统健康与稳定的诊断的重要组成部分。     

组合人工湿地工艺微生物群落结构及脱氮效果研究

将复合垂直流、表面流、潜流3种不同类型的人工湿地串联起来,研究每种人工湿地的脱氮微生物及其脱氮效果.结果表明,各种人工湿地池填料表面微生物数量丰富,组合人工湿地系统形成两个串联的A/O单元,脱氮效果良好,其中总氮去除率达82.61%.     

聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳技术研究梯田式人工湿地微生物群落动态变化

采用聚合酶链反应(PCR)—变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对梯田式人工湿地(TTCW)和复合垂直流式人工湿地(IVCW)生活污水处理系统内的微生物群落结构的动态变化及其对生活污水处理效果的影响进行了对比研究。结果表明:(1)TTCW和IVCW对生活污水均具有较好处理效果,其COD去除率平均分别为76.2%和72.6%、TP去除率平均分别为90.7%和85.6%、NH4+-N去除率平均分别为65.2%和58.8%;TTCW增氧作用明显。(2)2种人工湿地内均存在丰富的微生物群落,并均存在共有的微生物种群;在湿地沿程不同位置均存在一定数量的优势种群。(3)TTCW强化了大气复氧能力,使得湿地内DO较相同深度的IVCW的高。TTCW具有较强的污染物去除能力,特别是具有高效的脱氮除磷能力。这种能力可能主要是TTCW中微生物群落结构的变化所致。     

基质结构对水平潜流人工湿地净化效果影响

为研究基质填充结构变化对人工湿地净化效果的影响,构建2个不同基质结构的对比水平潜流人工湿地实验系统,对城市污水处理厂出水进行深度处理。实验结果表明,1～7 mm石英砂均混填充结构人工湿地系统对COD、NH4+-N和TP的平均去除率分别为49.5%,40.1%和56.1%;比较而言,1～7 mm石英砂分层填充结构湿地系统对3种污染物的平均去除率分别为53.7%,60.4%和68.6%。方差分析表明,不同石英砂结构的人工湿地对COD、NH4+-N及TP的净化效果差异显著(p<0.05)。此外,不同水力停留时间条件下,基质填充结构不同的湿地系统对以上3种污染物的净化效果也存在显著差异(p<0.05),去除率随着水力停留时间的增加而升高,当HRT为36 h时,各系统均能取得较好的净化效果。     

石河子市春季大气颗粒物TSP和PM10中微生物群落特征

近来,有研究指出颗粒物中携带导致人类过敏、呼吸系统疾病或其他类疾病的微生物,其对公众健康的影响因为研究较少而一直被低估。采用16S rDNA、18S rDNA测序方法对石河子市2015年春季TSP和PM10污染物中细菌、真菌的群落结构特征进行研究。结果表明：在门的水平上,变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）是石河子市春季TSP和PM10中细菌的主要菌群,子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）是真菌的主要菌群。在属水平上,马赛菌属（Massilia）和不动杆菌属（Acinetobacter）在16S rDNA测序结果分析中相对含量较多,格孢腔菌属（Pleospora）和Penidiella在18S rDNA测序结果分析中相对丰度较高,仍然发现了一些可能导致人类及植物患病的菌属,期望此研究结果为人类生活提供参考。     

基质结构对潜流人工湿地氮磷降解规律的影响

构建单层结构及多层结构水平潜流人工湿地小试实验系统,对城市污水处理厂尾水进行深度处理,研究基质结构对人工湿地床体中氮、磷沿程变化规律的影响。实验结果表明,单层基质结构人工湿地氮、磷的降解主要集中在深度为50~85 cm之间的床体表层,底层区域(0~50 cm)浓度变化不显著;多层结构人工湿地床体中氮、磷的降解由进水口到出水口呈较为规律的推流变化,与单层结构系统相比,污染物降解主要发生区域有所扩大,集中在深度为40~85 cm的床体表层,且床体底层0~40 cm氮磷降解同样存在,只是降解速率略有降低。按照填料渗透系数进行多层填充的设计方式能够显著提升潜流人工湿地对污染物的净化性能,单层结构人工湿地系统对氨氮和总磷的平均去除率分别为40.1%和52.9%,而多层结构的平均去除率则为60.4%和73.1%。     

种植不同植物的表面流人工湿地净化效果和微生物群落差异分析

为了解植物种类对表面流人工湿地的净化效果的影响及其与微生物群落的关系,研究了4种植物条件下表面流人工湿地的氮磷平衡以及微生物群落结构。结果表明,各组人工湿地对氨氮(45.53%~80.95%)、总氮(53.67%~80.30%)和总磷(32.97%~55.77%)都有较好的处理效果,种植植物的人工湿地比未种植的人工湿地具有更高的氨氮、总氮和总磷去除效果,其中黄菖蒲组对氮的去除效果最好,美人蕉组对磷的去除效果最好。在表面流人工湿地中,微生物作用(34.84%~45.44%)是人工湿地氮去除的主要途径,基质吸附(20.90%~23.91%)是人工湿地磷去除的主要途径,但是种植植物的人工湿地的氮磷通过微生物去除的量更高。高通量测序分析表明,相较于未种植植物的人工湿地,种植植物的人工湿地显示出更高的微生物丰富度、多样性和更高的脱氮除磷功能微生物的丰度。假单胞菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌属和硝化螺菌属是人工湿地中主要的脱氮菌属,也是种植植物的人工湿地高生物脱氮的原因。假单胞菌属和不动杆菌属丰度增加是种植植物的人工湿地高生物除磷的原因。     

构筑根孔湿地夏季浮游植物群落结构特征

湿地通过复杂的物理、化学、生物过程改变水质状态,而浮游植物能够快速、准确地反映环境变化并广泛应用于水质评价。2013年夏季对嘉兴市石臼漾构筑根孔湿地(运行5年)与贯泾港构筑根孔湿地(运行初期)的浮游植物群落结构进行了调查,分析了湿地内部浮游植物变化特征,识别其主要影响因素。结果表明,贯泾港湿地分布浮游植物5门70种(含变种),石臼漾湿地浮游植物6门68种(含变种)。绿藻门是贯泾港和石臼漾湿地浮游植物种类最主要的构成类群,分别占总种类数的46%和49%。贯泾港湿地浮游植物细胞数量在1 478.43×104~18 544.24×104 cells/L之间变化,均值为9 374.69×104 cells/L,变化幅度较大;石臼漾湿地浮游植物细胞数量整体低于贯泾港湿地,在598.58×104~3 587.71×104 cells/L之间变化,均值为2 526.36×104 cells/L。贯泾港湿地和石臼漾湿地水体水质处于β-中污型到α-中污型,整体上呈现出石臼漾湿地水质优于贯泾港湿地。研究表明,湿地不同的运行时期对浮游植物群落结构产生了影响。     

Pharmaceutical removal in tropical subsurface flow constructed wetlands at varying hydraulic loading rates

Determining the fate of emerging organic contaminants in an aquatic ecosystem is important for developing constructed wetlands (CWs) treatment technology. Experiments were carried out in subsurface flow CWs in Singapore to evaluate the fate and transport of eight pharmaceutical compounds. The CW system included three parallel horizontal subsurface flow CWs and three parallel unplanted beds fed continuously with synthetic wastewater at different hydraulic retention times (HRTs). The findings of the tests at 2-6 d HRTs showed that the pharmaceuticals could be categorized as (i) efficiently removed compounds with removal higher than 85% (ketoprofen and salicylic acid); (ii) moderately removed compounds with removal efficiencies between 50% and 85% (naproxen, ibuprofen and caffeine); and (iii) poorly removed compounds with efficiency rate lower than 50% (carbamazepine, diclofenac, and clofibric acid). Except for carbamazepine and salicylic acid, removal efficiencies of the selected pharmaceuticals showed significant (p<0.05) enhancement in planted beds as compared to the unplanted beds. Removal of caffeine, ketoprofen and clofibric acid were found to follow first order decay kinetics with decay constants higher in the planted beds than the unplanted beds. Correlations between pharmaceutical removal efficiencies and log K(ow) were not significant (p>0.05), implying that their removal is not well related to the compound's hydrophobicity.     

水平潜流人工湿地在不同水力负荷下的水力效率及可视化分析

构建水平潜流人工湿地装置,通过NaCl示踪脉冲实验,得到不同水力负荷条件下的水力停留时间分布密度曲线,根据不同停留时间的关系计算相对水力效率,并利用染料,进行不同水力负荷下的可视化示踪实验,通过MATLAB处理得到高对比度的流态图像。观察“死区”分布,计算“死区”相对面积用以表征其水力效率。结果表明,湿地装置进水水力负荷较高或较低时,水力效率均较低,且水力负荷较大时更明显;水力分布散度（σ2θ）的大小会对水平潜流人工湿地水力效率造成较大影响;在不同水力负荷下,采用水力学效能（λ）所得到的排序结果相比短路值（s）和有效体积比（e）更能代表实际水平潜流人工湿地的水力效率。     

水力停留时间变化对2种人工湿地净化效果的影响

依托建立在新沂河河漫滩的人工湿地中试工程开展现场实验,研究分析水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响。结果表明:水力停留时间的变化显著影响潜流和垂直流湿地污染物净化的效果,2种湿地高锰酸盐指数和氨氮(NH4+-N)去除效果随水力停留时间的变化均呈现先上升后下降的趋势。垂直流人工湿地显示出比潜流湿地更好、更稳定的污染物净化效果,其高锰酸盐指数和NH4+-N去除效果的最佳停留时间均出现在2 d左右,2种污染物的去除率分别达到93.1%和87.7%;而潜流湿地在水力停留时间为2 d左右时高锰酸盐指数去除率最高,达到92.3%,在2.5 d左右的时候NH4+-N去除率最高,达到81.5%。潜流和垂直流湿地都适合应用于新沂河污染河水的处理,在设计和实践应用中,两者的水力停留时间参数均可设定为2 d。     

垂直潜流人工湿地有机物积累及去向初步分析

为防治湿地堵塞、改善湿地处理效果,初步探讨了湿地中有机物的积累规律,并估算湿地中有机物不同去除途径的贡献率。结果表明,垂直潜流人工湿地中基质间积累的有机物主要是不可溶有机物,且粒径主要集中在5.00μm以上,分析是不同粒径有机物凝聚积累的缘故;垂向沿程基质间有机物的积累量受进水水力负荷影响明显;进入垂直潜流人工湿地中的有机物绝大部分都被生物(植物和微生物)吸收和利用而得以去除,该途径贡献率可达99.9%以上。     

曝气对水平潜流人工湿地水力特性的影响

通过构建曝气及未曝气潜流人工湿地小试实验系统,以NaCl为示踪剂开展示踪实验,研究曝气对人工湿地水力特性的影响。实验结果表明,两对比系统均存在不同程度的短流及死区现象,短流主要发生在床体表层,而死区则存在于床体底层。其中未曝气人工湿地系统的流场分布不均匀现象较为严重,示踪剂滞留在床体底层难以回收,系统水力效率较低(0.56)。比较而言,由于气流对水体的扰动作用,曝气对人工湿地系统水力效率有明显改善作用,减缓了床体表层水流速度,提高了示踪剂回收率,缩小了死区的范围,曝气人工湿地系统的水力效率为0.75。     

Monitoring and assessing processes of organic chemicals removal in constructed wetlands

Physical, chemical and biological processes interact and work in concert during attenuation of organic chemicals in wetland systems. This review summarizes the recent progress made towards understanding how the various mechanisms attributed to organic chemicals removal interact to form a functioning wetland. We also discuss the main degradation pathways for different groups of contaminants and examine some of the key characteristics of constructed wetlands that control the removal of organic chemicals. Furthermore, we address possible comprehensive approaches and recent techniques to follow up in situ processes within the system, especially those involved in the biodegradation processes.     

Potential for CSO treatment with horizontal flow constructed wetlands: influence of hydraulic load,plant presence and loading frequency

This study aimed at analysing the performance of horizontal subsurface flow constructed wetlands (CWs) to treat combined sewer overflow (CSO). Four horizontal subsurface flow CWs, organized in two groups (A and B) each with a planted (Phragmites australis) and a non-planted bed, were loaded with simulated CSO, with group B receiving twice the hydraulic load of group A. Beds were monitored for pH, dissolved oxygen, conductivity, redox potential, chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS) and enterococci. Porosity variations were also estimated. Monitoring was conducted during spring and wintertime, with regular and irregular loading frequencies. Results showed an average treatment efficiency of 90–100 % for TSS, 60–90 % for COD and 2–6 log for enterococci. Removal rates were especially relevant in the first 24 h for COD and TSS. TSS and enterococci removal did not exhibit the influence of macrophytes or the applied hydraulic load while COD’s removal efficiency was lower in the higher load group and in planted beds.