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针对低污染河水处理问题,本研究搭建了组合型人工湿地中试系统,低污染河水取自巢湖市西撇洪沟。现场采用了组合1(人工浮岛+垂直潜流+水平流)和组合2(垂直潜流+垂直潜流+水平潜流)两种低污染河水处理工艺。比较分析单级人工湿地和两种组合型人工湿地对污染因子的处理效果。基于高通量测序技术,进一步对不同类型湿地单元中美人蕉根系微生物的多样性进行研究。结论如下:(1)人工湿地对污染因子的处理效率易受季候和温度影响。巢湖地区夏季温度明显高于春季,一般在24℃以上,春季温度较低,在12℃21℃之间,夏季进出水水质要优于春季。同时也发现西撇洪沟中COD和总氮浓度相对较高,是低污染河水中的主要污染因子。(2)单级人工湿地对低污染河水的处理效果分析。人工浮岛对低污染河水影响因子的平均处理效率分别为25.77%(COD)、20.67%(TP)、19.51%(TN)和27.22%(NH4+-N)。人工浮岛对NH4+-N的处理效率最高,对TN的处理效率最低。垂直流人工湿地对低污染河水影响因子的平均处理效率分别为35%(COD)、32.42%(TP)、48.01%(TN)和39.06%(NH4+-N)。垂直流人工湿地对TN的处理效率最高,对TP处理效率最低。研究发现,垂直流人工湿地能较大地延长废水的停留时间,具有较强的氧气转移效率,能增强CW系统的硝化和反硝化速率,对TN和NH4+-N的净化效果较好。人工浮岛中废水的停留时间相对较短,对各污染因子的去除效率偏低。综上可知,垂直流人工湿地略优于人工浮岛。(3)组合型人工湿地对低污染河水的处理效果分析。当HRT=12h、进水ρ(COD)为1636mg/L、ρ(TP)为0.10.4mg/L、ρ(TN)为1.111.4mg/L和ρ(NH4+-N)为0.21.6mg/L时,组合1的去除率分别为37.50%63.89%、18.57%70.73%、11.79%86.25%和36.03%97.44%,组合2的去除率分别为47.06%69.44%、37.15%68.05%、33.90%90.66%和48.04%95.26%。组合1和组合2对TN和NH4+-N去除效果显著,对COD和TP去除效果一般。组合1和组合2中TN去除率增加最高,COD去除率增加最低。就处理效果而言,组合2对低污染河水污水处理效果比组合1更优,而组合型人工湿地的处理效果明显高于单级人工湿地。(4)通过高通量测序技术对不同类型湿地单元中美人蕉根系的微生物菌群进行分析。在不同湿地单元中,微生物菌群的种类和数量略有不同并时刻发生着变化,但仍保持较高的相似性和稳定性。不同湿地单元中美人蕉根系的菌群丰富度和均匀度较高,没有明显的差异。在两组组合型人工湿地系统中,美人蕉植物根系上群落多样性沿水流移动方向逐渐减小。相同类型湿地单元的群落结构十分相似,不同类型湿地单元间的群落结构差异较大。同时还发现,组合2的群落丰富度和多样性比组合1略高。蓝藻门是CW系统的主要优势菌门,并且CW系统中各类菌群发挥着各自独特的作用,共同维持着湿地系统的稳定。研究还发现,氨基酸、碳水化合物和能量的代谢功能在菌群代谢中处于核心位置,所占比例最大。在6组样品中,美人蕉根系上微生物的代谢功能随着水质情况和湿地环境不断发生变化,但却保持着高度的相似性,表明微生物菌群可以适应不同的环境条件,并能同时保持其代谢功能的整体性和稳定性。图[49]表[16]参[83]