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近年来,随着我国经济的快速增长,我国的养猪业也不断向着规模化、集约化的方向发展,养猪废水已成为一个不可忽视的污染源。养猪废水具有污染物含量高,排放量大,含有新型污染物等特点,而且排放时间相对固定,使得冲击负荷强、处理难度大,对人类健康和生态环境带来极大的危害。人工湿地(Constructed wetlands,CWs)作为一种新型的绿色污水处理技术,目前在养殖废水处理方面得到了一定应用,但仍存在复氧能力差、碳源不足和吸附能力弱,及其造成的有机物、氮的去除效果不佳等诸多问题,严重影响人工湿地技术在养殖废水深度净化领域的推广应用。本研究将生物炭和间歇曝气技术联合应用于潜流人工湿地强化处理养猪废水。以模拟养猪废水为进水,确定生物炭-间歇曝气人工湿地的最佳运行条件;并在最佳运行条件下,考察生物炭-间歇曝气人工湿地对不同负荷实际养猪废水的长期处理效能。主要研究了生物炭-间歇曝气人工湿地对常规污染物的长期去除效能以及氧化亚氮(N2O)排放规律;其次,应用三维荧光-平行因子分析法(EEM-PARAFAC),研究了生物炭-间歇曝气人工湿地对溶解性有机物(DOM)的去除效能及其迁移转化特征与规律;最后,定量评估了生物炭-间歇曝气人工湿地对新型污染物-抗性基因(ARGs)的消解效果及其在人工湿地系统内的分布特征。主要研究结果如下:(1)以无生物炭-间歇曝气人工湿地为参照,确定了生物炭-间歇曝气人工湿地的最佳运行条件。结果表明,生物炭-间歇曝气人工湿地在曝气量为1.0 L min-1,曝气时间为2 h d-1时,可实现对总氮(TN)的最佳去除效果,去除率达73.33%;同时对化学需氧量(COD)和氨氮(NH4+-N)的去除率分别达到95.45%和85.45%。在处理模拟污水时,在不同曝气条件下,生物炭-间歇曝气人工湿地N2O的排放通量(575.73~1877.7μg m-2 h-1)明显低于无生物炭-间歇曝气人工湿地(745.85~2298.09μg m-2 h-1)。(2)明确了生物炭-间歇曝气人工湿地对不同负荷养猪废水的处理效能。在无曝气条件下,添加生物炭显著提高了人工湿地对COD、NH4+-N、TN的去除,且降低了N2O的排放通量;但随着进水负荷的增加,污染物去除率降低,N2O的排放通量变大。此外,应用间歇曝气有效提升了人工湿地的污染物去除效果。在间歇曝气条件下,添加生物炭同样提高了人工湿地对COD和NH4+-N的去除。但是,由于缺少碳源造成反硝化过程被抑制,添加生物炭的人工湿地对TN的去除率(30.92%~40.12%)低于未添加生物炭的人工湿地(40.83%~48.70%);且添加生物炭在负荷2和负荷3的条件下,未能降低N2O的排放通量。同时,随着负荷的增加,污染物的去除能力变弱,N2O的排放通量变大。(3)掌握了生物炭-间歇曝气人工湿地对养猪废水中DOM的去除特征与规律。与无生物炭-无曝气、生物炭-无曝气、无生物炭-间歇曝气人工湿地相比,生物炭-间歇曝气人工湿地对DOM的去除效果最佳,去除率达59.97%~72.20%。PARAFAC分析表明,系统出水DOM以UVA类腐殖质和UVC类腐殖质为主。并根据三维荧光指标和紫外-可见吸收光谱特征,确定了生物炭-间歇曝气人工湿地出水DOM属于内源输入,且具有芳香性强、腐殖化程度高以及分子量大的特点。微生物难以降解利用,进一步说明可利用碳源缺乏是生物炭-间歇曝气人工湿地系统TN去除效果不佳的可能原因。(4)明晰了生物炭-间歇曝气人工湿地对养猪废水中ARGs的消解效果与分布特征。生物炭-间歇曝气人工湿地对目标ARGs(tet A、tet M、tet O、tet W)去除可达0.53~2.14 log单位;同时,生物炭联合间歇曝气技术降低了目标ARGs在人工湿地内的积累(1.29×104~7.88×105 copies g-1)。此外,明确了DOM的去除对ARGs的去除存在影响;其中,DOM组分类蛋白质和类色氨酸的去除以及DOM的分子量(SR)都与目标ARGs的去除存在显著相关性。