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近年来,人工湿地作为一种绿色生态的新型污水处理技术受到了广泛关注。但从目前已有的工程实践来看,人工湿地在运行一段时间后均出现不同程度的堵塞现象,因此研究人工湿地堵塞形成的机制并在此基础上寻找相应的对策就显得十分必要和迫切。本文以不同流场分布人工湿地系统—单层(CW1)、三层(CW3)和六层(CW6)为对象,围绕影响水平潜流人工湿地堵塞的三个因素—水力负荷、有机负荷和悬浮物负荷开展实验,比较三种基质结构人工湿地在不同负荷运行条件下的堵塞形成规律,以及系统微生物群落结构的分布特征,主要结论如下:(1)高、低两种水力负荷运行条件下(HLR=0.16m/d,HLR=0.80m/d),进水污染物负荷(COD、TSS)与去除量呈正相关关系,水力负荷和污染物负荷对COD、TSS的去除率具有显著影响(P<0.05)。在HLR=0.16m/d,高污染物负荷运行条件下,系统的去除效果最差,而HLR=0.80m/d,床体接受污染物负荷能力更强;CW1与CW6系统差异性显著,CW6系统的COD最高和最低去除率分别为88.9%和68.5%,TSS最高和最低去除率为85.8%和65.3%,相较于CW1系统污染物的去除量增加7.3-22.7%和8.0-20.7%。(2)研究运行负荷前后系统水力性能的变化。结果显示,在低水力负荷、高污染物负荷运行条件下,系统水力性能较差,而在床体结构上,因堵塞而形成的“死区”主要存在于表层,而下层则出现“短流”现象;其中,CW1与CW6系统水力性能有明显差异性,CW1系统稳定性较差。(3)低水力负荷、高污染物负荷运行条件下,研究填料表面堵塞物的组成及分布规律,包括填料表面的无机物和有机物、微生物胞外聚合物和细菌数量等。结果显示,累积物在床体的进水端表层要多于出水端,并在深度上表现出逐渐下降的趋势,微生物胞外聚合物和细菌数量表现出相似规律,其中,不可溶有机物和无机物对基质堵塞形成影响较大;CW6较CW1系统床体堵塞物分布差异性要小。(4)利用高通量测序手段研究床体不同位置微生物种群多样性及群落结构。结果显示,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes),在CW1、CW3和CW6系统中这三种优势菌门总共占比分别为81.5%、85.0%和83.3%,总体上,各床体不同位置微生物存在差异性,进水端由表层至下层,三种优势菌门表现出逐渐下降趋势。CW1在门类水平上具有显著性差异。