【摘 要】
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由于传统的污水处理厂建设及维护成本过高,而地方财政综合能力有限,在我国经济发展相对较慢的中小城镇及农村地区,大量未经处理的养殖废水及生活污水直接排入河流、湖泊,导致受纳水体富营养化加剧,造成水质恶化、透明度下降、水生高等植物消失等系列生态环境问题。因此,探索可靠、稳定、经济实惠的农村生产、生活污水处理技术,已成为推动我国农村绿色产业发展、促进新农村建设亟待解决的关键性问题。相较于传统的污水处理技术
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由于传统的污水处理厂建设及维护成本过高,而地方财政综合能力有限,在我国经济发展相对较慢的中小城镇及农村地区,大量未经处理的养殖废水及生活污水直接排入河流、湖泊,导致受纳水体富营养化加剧,造成水质恶化、透明度下降、水生高等植物消失等系列生态环境问题。因此,探索可靠、稳定、经济实惠的农村生产、生活污水处理技术,已成为推动我国农村绿色产业发展、促进新农村建设亟待解决的关键性问题。相较于传统的污水处理技术,人工湿地系统具有建设成本低、维护方便、运行费用低且具有景观效果等优点,在农村生产、生活污水处理领域具有良好的发展前景。然而传统人工湿地系统脱氮除磷的途径主要为硝化反硝化及基质的吸附作用,受溶氧、碳源和基质吸附能力的限制,往往难以达到满意的脱氮除磷效果。本研究将人工湿地技术与厌氧/缺氧/好氧工艺融合,通过交替厌氧/缺氧/好氧耦合潮汐流人工湿地的运行条件在人工湿地内富集反硝化聚磷菌（DPAO）和反硝化聚糖菌（DGAO）,构建以内源碳脱氮和生物除磷为主要脱氮除磷途径的新型人工湿地系统（SNPR-CW）。经过217天的试验,主要研究的结果与结论如下:（1）结合交替厌氧/缺氧/好氧运行条件和周期性放磷策略,可快速在人工湿地内部富集DPAO和DGAO,有效提升人工湿地脱氮除磷效率。以普通的砾石作为人工湿地基质,在进水COD/N为8的条件下,系统可去除进水中80.96%的总氮和83.12%的总磷。当进水的COD/N降低为4,系统依然可以保持稳定高效的氮磷去除效果,其总氮和总磷去除效率分别为80.86%和87.84%。（2）厌氧阶段,DPAO和DGAO可将80%以上进水碳源转化为内源碳,有效降低后续硝化反应需氧量。此后,缺氧阶段DPAO主要依靠硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体,以内源碳为电子供体,进行反硝化除磷,进而同时大幅度降低生物脱氮除磷过程中碳源和氧气的需求量。（3）化学计量学分析结果表明,当COD/N为8时,DPAO驱动的反硝化除磷和DGAO驱动的内源反硝化过程同时利用NO3--N,表明此阶段DGAO与DPAO为竞争关系。当COD/N降为为4时,大部分NO3--N首先经由DGAO还原为NO2--N,此后生成的NO2--N被DPAO用作电子受体完成反硝化除磷,表明此阶段DPAO和DGAO属于合作关系。（4）高通量测序结果表明,进水碳氮比可显著影响SNPR-CW系统中功能微生物（聚磷菌、聚糖菌和传统反硝化微生物）相对丰度。碳氮比较高时（C/N=8）,聚磷菌、聚糖菌和传统反硝化微生物相对丰度分别为17.08%、19.15%和4.21%,其中聚磷菌以利用NO3--N为电子受体的功能微生物Dechloromonas为主,聚糖菌以Candidatus＿Competibacter为主。当进水COD/N降低为4:1时,聚磷菌、聚糖菌和传统反硝化微生物相对丰度分别为0.53%、39.59%和11.64%。其中,仅能行使短程反硝化功能的聚糖菌Defluviicoccus的相对丰度明显增高,而仅能利用NO3--N作为电子受体的聚磷菌Dechloromonas的相对丰度降低。
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