潮汐流-水平潜流组合人工湿地对细菌处理效果的研究

以潮汐流-潜流组合人工湿地为研究对象,探讨该种组合方式下湿地系统对细菌的去除,同时讨论了不同淹没排空比(3∶3、5∶3、9∶3)下潮汐流湿地床对细菌的去除效果。结果表明:在潮汐流湿地系统中,细菌的去除率随着水力停留时间的增加而提高。在组合潮汐流-潜流系统中,淹没排空比为3∶3时,总细菌、总大肠菌群及粪大肠菌的总体去除率分别为96.5%、97.9%、92.4%,而潮汐流湿地床的去除率仅为65.8%、58.2%、46.9%,较短的水力停留时间成为细菌去除的限制因素。仅利用组合人工湿地作为高浓度微生物污水的处理是不够的,需要后续处理。     

潮汐流人工湿地净化城市河水中试研究

在沈阳市仙女湖公园内建设人工湿地中试系统净化城市河流卫工河河水,对比了潮汐流和垂直潜流人工湿地中试系统对河水的净化效果,并优化了潮汐流人工湿地的运行条件。结果表明,潮汐流人工湿地对COD_Cr、NH₄⁺-N、TN和TP浓度分别为60.45~93.73、2.33~4.79、4.61~8.97和0.54~0.80 mg/L的河水的净化效率分别为45.96%、35.76%、30.16%、33.80%,比垂直潜流人工湿地的去除率分别提高了10.23%、19.89%、12.76%、22.12%;潮汐流人工湿地中试系统按照“进水-反应5 h-排水-闲置3 h”运行,其出水水质指标达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类水质要求,中试系统中上层对TN去除效果最好,中层对COD_Cr和NH₄⁺-N去除效果最好,下层对TP去除效果最好。     

潜流人工湿地基质结构与微生物群落特征的相关性

为查明造成不同基质结构人工湿地净化性能差异的微生物因素,利用高通量测序技术,研究水平潜流人工湿地基质结构与微生物群落结构的相关性.结果表明,3个对比人工湿地系统中,从床体表层到底层渗透系数逐渐升高的六层结构人工湿地(CW6)净化性能最高,其出水中COD、TN、NO-3-N及NH_4~+-N平均浓度分别为39、11、0.35及4 mg·L~(-1),其后为三层结构人工湿地(CW3),而单层结构人工湿地(CW1)的净化效果最差,平均出水浓度分别为95、21、0.60及12 mg·L~(-1).高通量测序结果显示,多层结构人工湿地中微生物OTUs略低于单层结构湿地,但其优势菌门变形菌门(Proteobacteria)和其属水平上的硝化与反硝化细菌的相对丰度却显著高于单层湿地.PCA和丰度热图分析结果显示,CW3和CW6床体中变形菌门(Proteobacteria)属水平上的微生物存在显著的空间分布差异,从而有利于污染物的分区降解,而CW1各样点间的微生物群落结构无显著性差异.     

处理重金属废水人工湿地中微生物群落结构和酶活性变化

研究了处理含铜、铬与镍废水的三阶段波形潜流人工湿地中微生物群落结构和酶活性的空间变化. 用稀释平板菌落计数法研究了微生物的数量变化,用PCR-DGGE结合测序研究了微生物群落结构变化,并用比色法测定了土壤酶活性. 结果表明,在人工湿地中,细菌数量为(4.10 ± 0.72)×10⁶ ～ (1.61±0.10)×10⁷,真菌数量为(7.21±1.60)×10⁴ ～(1.29±0.02)×10⁵;放线菌数量为(1.41±0.27)×10⁶ ～(3.38±0.11)×10⁶. 回收自DGGE凝胶中的8个不同的条带均为特异的16S rRNA序列或18S rRNA序列,说明微生物群落结构发生了显著变化. 最大的脲酶活性［（0.67 ± 0.2) mg/(g·24 h）］、蔗糖酶活性［（40.15 ± 0.14) mg/(g·24 h）］和碱性磷酸酶活性［（1.03 ± 0.16) mg/(g·2 h）］分别出现在第1、第3和第1阶段. 相关性分析表明,真菌数与全量铬含量、有效态铬含量和铬的活化率均呈显著负相关,蔗糖酶活性与全量铜、全量镍和有效态镍也均呈显著负相关.     

不同组合类型人工湿地污水处理效果比较

构建室内潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流2种不同组合人工湿地系统,探讨不同组合人工湿地系统对污染物的去除效果。研究结果表明:1)当进水总有机碳平均质量浓度为75.9 mg/L,氨氮平均质量浓度为99.4 mg/L时,潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流人工湿地系统对总有机碳的去除率分别为90.2%和91.3%,氨氮平均去除率分别为19.5%和39.2%,总氮平均去除率分别为10.3%和30.5%。水平潜流-潮汐流人工湿地系统对氮素表现出较好的去除能力。2)在进水氨氮浓度不变,降低潮汐流-水平潜流组合人工湿地进水的总有机碳浓度至23.1 mg/L,同时,升高水平潜流-潮汐流进水的总有机碳浓度至105.0 mg/L时,2组湿地系统对氮素的平均去除率均得到大幅度提高,氨氮去除率分别为78.9%和80.6%,总氮平均去除率也分别升高到45.4%和51.8%。     

利用磷脂脂肪酸表征人工湿地微生物群落结构

通过磷脂脂肪酸(PLFAs)分析,研究了复合垂直流人工湿地基质剖面的微生物群落结构及其分布特征.结果表明,湿地PLFAs组成以饱和脂肪酸、支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸为主,多不饱和脂肪酸与环丙烷脂肪酸含量较少.特征脂肪酸的比值呈垂直分布.基质中好氧原核微生物为优势类群,其次为革兰氏阳性细菌及其他厌氧细菌,真核微生物所占比例最低.统计结果显示,好氧原核微生物的特征PLFAs相对含量在上行池表层最高;革兰氏阳性细菌、SRB及其他厌氧细菌的特征PLFAs相对含量在下行池中层显著高于其他位点,指示该区域为湿地系统主要的兼性厌氧功能区.     

潮汐流人工湿地处理高速公路服务区污水研究

研究芦苇和菖蒲床潮汐流人工湿地系统对径流污水的处理效果,结果表明SS去除率可达90%以上;总磷的去除率基本维持在50%左右;氨氮的去除率维持在40%~50%左右。重金属去除效果研究中,总Zn的去除效果比对溶解态Zn的去除效果好,其中芦苇床湿地对溶解态Zn的平均去除率为52.74%,对总Zn的平均去除率为62.65%,菖蒲床湿地对溶解态Zn的平均去除率为47.60%,对总Zn的平均去除率为59.15%。根际酶活性的研究结果表明,芦苇根际脲酶活性高于菖蒲,磷酸酶活性受重金属Zn影响较大,Zn对芦苇根际磷酸酶有一定的刺激作用,对菖蒲根际磷酸酶具有一定的抑制作用。     

复合垂直流人工湿地污染物去除特点及微生物群落多样性PCR-TGGE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,并采用PCR-TGGE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,污染物去除效果良好;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,系统中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。     

生化尾水垂直流-水平潜流组合湿地净化研究

采用垂直上升流-水平潜流组合人工湿地装置,对处理污水处理厂生化尾水进行深度处理,选用陶粒、沸石和砾石3种填料,美人蕉、再力花和菖蒲3种植物配置成6种不同的组合.8个月的试验结果表明,水力负荷为0.5 m3/(m2·d),试验装置对NH3-N和TP的去除效果较好,NH3-N平均去除率在69.3％以上,6组试验装置中4组的TP平均去除率在50％以上;COD,N03--N和TN去除效果较差,平均去除率分别在12.5％～ 15.1％,-1.8％ ～ 9.6％和6.3％～ 17.9％之间.以陶粒为填料种植美人蕉的组合湿地装置脱氮除磷效果最好,NH3-N,TN,N03--N,TP的平均去除率分别达到80.9％,17.9％,9.6％,77.5％.     

垂直潜流人工湿地低温净化效果及其与微生物作用关系

人工湿地净化过程受基质、微生物及植物的多重作用,但有关湿地系统水质净化效果与微生物之间的关联及响应机制的认识较为匮乏.本文针对垂直潜流人工湿地,分析了其低温条件下水质净化效果,通过16S rDNA扩增子测序技术,在OTU水平上利用微生物丰度聚类热图和基于Bray-Curtis距离的NMDS分析,揭示了湿地基质微生物群落结构的时空变化及其与主要水质指标之间的相互作用关系.结果表明,湿地对TN、COD的去除效果较好,但对TP的去除效果不佳.基质微生物群落时空变化显著,与湿地净化效果密切相关,革兰氏阴性菌门类众多和假单胞菌属相对丰度较低,分别是TN去除效果较好和TP去除效果不佳的重要原因.COD、DO是影响微生物群落的主要因子,而氮含量在一定程度上影响脱氮微生物的活跃度.基质微生物在湿地运行2周后,对污染物去除的介导作用稳定,建议设立这一关键时间点,并辅以菌群、碳源投入等措施,提升湿地的净化效果.     

砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性

为研究高原砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性特征,探寻底泥砷含量及砷形态与微生物之间的联系,采集云南省阳宗海东、西、南、北岸湖滨湿地底泥样品,利用16S rRNA高通量测序技术,研究了砷污染湖滨湿地底泥微生物丰富度特征,探讨了不同砷形态差异对微生物群落的影响.结果显示,底泥砷含量对微生物丰富度影响显著,砷含量高的南岸区域微生物的丰富度较高,OTU为1286~1473.而砷含量较低的西岸区域微生物丰富度也随之较低,OTU为693~1339.阳宗海湖滨湿地底泥微生物群落结构稳定,主要优势类群为Proteobacteria（变形菌门,15.6%~59.6%）、Chloroflexi（绿弯菌门,10.1%~44.9%）及少量的Actinobacteria（放线菌门）和Acidobacteria（酸杆菌门）.底泥中砷形态主要以残渣态砷（F5）和无定型氧化物结合态砷（F3）为主,无定型氧化物结合态砷（F3）对底泥微生物类群影响最为显著.同时,底泥中生物有效态砷（非专性吸附态砷+专性吸附态砷+无定型氧化物结合态砷）占到19.3%~58.6%,存在环境释放风险.研究结果加深了对砷污染高原湖泊底泥中微生物群落的认识,为湖泊砷污染防治提供微生物治理的理论基础和科学依据.     

PCR-DGGE研究青海农村户用沼气池微生物群落结构

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析技术,对青海农村户用沼气池内细菌及古菌群落结构进行分析.结果表明,沼气池含有丰富的细菌及古菌类群,且泥样间的细菌和古菌的群落结构存在差异.4个户用沼气池发酵系统中,细菌分属于5个门,优势类群为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria).在属分类水平上,属于24个类群,最优势类群为理研菌科佩特里单胞菌属(Petrimonas)、假单胞菌属(Pseudomona)、泰氏菌属(Tissierella)和梭菌属(Clostridium).同时,沼气池发酵系统中古菌主要包括热丝菌属(Thermofilum)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷囊菌属(Methanoculleus)、产甲烷菌属(Methanogenium),其中,Methanobrevibacter和Methanogenium是沼气池内最优势的产甲烷菌.说明沼气池的产甲烷途径主要是氢营养代谢类型,水解、酸化过程主要由来自动物消化系统内的细菌完成.     

稳定表流-潜流组合人工湿地系统处理生活污水的研究

设计并建造了由集水池、厌氧池、稳定表流人工湿地(FSSFW)、水平潜流人工湿地(SFCW)组成的稳定表流-潜流组合人工湿地系统,该系统依据地势建造,污水依靠重力流动,经过1个月驯化后,用于生活污水净化的中试研究。在设计水力负荷〔0.108 m³/(m²·d)〕和高水力负荷〔0.180 m³/(m²·d)〕时,分别监测各单元及系统对悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除效果。结果表明:在设计水力负荷下,系统对SS、COD、NH₃-N、TN和TP的平均去除率分别为91.6%、81.2%、87.7%、77.3%和86.3%,其中FSSFW对SS和COD的去除率均值高于SFCW和厌氧池,SFCW对NH₃-N、TN和TP的去除率均值高于厌氧池和FSSFW,厌氧池对各污染指标去除的贡献最小;在高水力负荷下,系统对SS、COD、NH₃-N、TN和TP的去除率分别为91.2%、73.1%、84.2%、69.0%和82.7%,SFCW对SS、COD、NH₃-N和TN的去除起主要作用,FSSFW和SFCW对TP去除的贡献无明显差别,而厌氧池对各污染指标去除的贡献最小。该组合人工湿地系统在夏季运行的水力负荷可设为0.108~0.180 m³/(m²·d),冬季应严格按照设计水力负荷运行。在设计水力负荷下,系统出水各项指标均能稳定达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。     

潜流人工湿地填料及其去除污染物机理研究进展

填料是人工湿地特别是潜流人工湿地床体的主要介质,是湿地物理、化学、生物作用发生的主要载体,对湿地去除污染物的效果有决定性影响。从填料的来源、物理性质、化学组成等方面对实际应用中常见的天然产物类填料、工(农)业副产物类填料和人工制备类填料进行综述,总结了填料对水中污染物的主要去除机理,包括吸附-共沉降、离子交换、缓释碳源-电子供体、氧化还原作用;讨论了潜流湿地填料对氮、磷、重金属污染物的去除能力,并对比了不同填料的污染物去除效果;最后对潜流湿地填料选择和今后相关领域研究方向进行了展望,以期为人工湿地和污水处理技术进一步发展提供相关科学指导和理论依据。     

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.     

PCR-DGGE技术分析倒置A~2/O工艺处理染织废水中的微生物区系

基于16S rDNA的PCR-DGGE(polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)技术研究了倒置A2/O(anoxic-anaerobic-aerobic)工艺处理染织废水过程中的微生物群落结构.从兼氧、厌氧和好氧区共取6个不同处理阶段的样品,测量了不同处理阶段样品的COD、pH、NH4+-N、H2S、总磷(TP)、污泥含量(TS)、色度及其脱除率,并分析了这些指标的变化规律.结果显示,COD在处理后期降到了145mg·L-1,NH4+-N的脱除率可达到85%,硫化氢的去除率达到了90%以上,磷的脱除率可达80%以上,TS处于逐渐升高的趋势,色度的脱除率达到65%.DGGE图谱显示,好氧处理阶段的微生物多样性明显比兼氧处理和厌氧处理的阶段的要丰富.     

Comparative study of microbial community structure in different filter media of constructed wetland

Comparisons of microbial community structure, in eight filter media of zeolites, anthracite, shale, vermiculite, ceramic filter media, gravel, steel slag and bio-ceramic, were undertaken by analyzing the phospholipid fatty acid (PLFA) composition. A total of 20 fatty acids in the range of C_(11) to C_(20) were determined but only 13 PLFAs were detected in steel slag. They consist of saturated fatty acids, branched fatty acids, monounsaturated fatty acids, and polyunsaturated fatty acids. The variation of fatty acids was revealed in the relative proportions of these fatty acids in different media. The aerobic prokaryotes were the predominant group in all media. The PLFA composition showed significant differences among the eight different media by Tukey's honestly test. It was found that steel slag was significantly different in the microbial community as compared to other filter media, probably due to its alkaline effluent. Steel slag alone is probably not a good choice of substratum in constructed wetlands. The principle components analysis (PCA) showed that zeolites, bio-ceramic, shale and vermiculite had a similar microbial community structure while steel slag and ceramic filter media were distinct from other media.     

垂直潜流人工湿地堵塞及其运行效果影响研究

在净化猪场沼液中开展了垂直潜流人工湿地堵塞过程及其运行效能变化的研究.结果表明,人工湿地堵塞的主要成因是由于填料层中不可滤过性物质的积累所致.不可滤过性物质是由有机物和无机物组成,且大部分不可滤过性物质的粒径均超过5.00 μm.填料层的孔隙率和水力传导系数均随系统运行时间的延长而减小,而填料层中被截留物质的含量则随系统运行时间的延长而增大,其空间变化特征均受到了系统中水力流态的影响;当系统HLR为0.02m3/(m2·d)时,VSSF在运行1380d后对猪场沼液的净化开始恶化,系统对COD、TSS、TN、NH4+-N和TP的去除率分别降至37.31%、57.82%、20.80%、32.13%和51.18%.