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农村生活污水未处理或不达标排放是太湖流域污染和水体富营养化的主要因素，因此有效处理农村生活污水是控制太湖流域污染、减轻氮、磷污染及富营养化压力,改善农村人居环境的必要前提。而传统城市生活污水技术投资高、运行费甩多、管理不方便，不适宜作为农村污水处理方法，所以蚯蚓生态滤池就是在解决上述问题的基础上提出，并实际应用于太湖流域分散式农村生活污水处理中。 本文首先研究了滤料和蚓粪的结构特征，分析滤料化学组成在反应前后的变化，其次以蚯蚓生态滤池为主要研究对象，模拟生活污水，比较了不同水力负荷和二次布水方式对污染物去除的影响和水质参数沿程变化情况，探讨污染物降解去除机理;在此基础上，重点以PCR-DGGE（聚合酶链式反应-变形梯度凝胶电泳）技术为基础对不同季节，蚯蚓生态滤池系统内硝化、反硝化菌菌落分布特征进行研究，并分析菌落结构及多样性与氮迁移转化的关系，深入了解污水氮去除机理;最后采用塔式蚯蚓生态滤池处理生活污水并初步探讨污染物去除效果。 滤料运行前后的物理化学特征表明滤料中有机质的含量相比初始都有提升，土壤中增加最为明显，SiO2、Al2O3和Fe2O3构成滤料主体，并且反应前后变化很小，同时蚓粪成分也基本无变化，而土壤中CaO和P2O5分别增加2.31-2.79和2.68-5.32倍;土壤组分中TOC含量也增加较多，氨氮明显上升，有机氮/TN的比例随壤层增加略有下降，NO3-N含量沿程提高很小，以上说明土壤不仅对滤池中有机物和氨氮去除发挥主要作用，同时对磷的沉积作用也有一定效果，但对NO3-N的吸附作用一般。滤料表面结构分析显示，微孔结构存在于所有滤料和蚓粪表面，同时土壤表面微孔数量较多、孔径较大，表明土壤相对黄沙和青石较强的吸附作用，蚓粪的结构特征也利于有机物和氨氮的去除;此外反应前后滤料中官能团的变化也说明，土壤层是有机物发生反应和氮循环的主要区域。 在水力负荷为0.2和1m3/m2 d条件下，负荷变化对化学需氧量(CODcr)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)的浓度和去除率无明显影响并且去除率均较高，而硝态氮(NO3-N)浓度、总氮(TN)浓度及去除率受水力负荷变化的影响显著，其中总氮(TN)平均去除率在低、高水力负荷情况下分别为90％和72％，硝态氮在系统内发生积累，亚硝态氮(NO2-N)浓度沿程都很低且基本不随水力负荷变化;氧化还原电位、pH值和温度在不同负荷下波动很小，溶解氧(DO)浓度只在45cm出水处有变化，沿程测量显示上述水质参数在不同位置高低起伏;COD、NH3-N、TP和TN浓度在经历土壤层后急剧下降，后续黄沙和青石层下降不明显，说明土壤层作为滤池去除污染物的主要介质，下层介质起到进一步去除作用。 运行一段时间后，滤料中层土壤的硝化强度最高，下层黄沙最低，同时土壤普遍高于黄沙和青石;在C/N=7时反硝化效果最好，在相同基质条件下，反硝化强度的比较是:底层土＞中层土＞黄沙和青石层，表明系统不同深度滤料对硝化反硝化贡献程度存在差异，这与滤池内DO的分布曲线一致。二次布水条件的变化对污染物特别是氮的去除效果影响明显。COD和TN去除率在土壤下层二次布水方式下去除率最高，表明二次布水可有效提高C/N比，增加系统中有效碳含量的同时增强了TN的去除效果;NO3-N占TN的比例在土壤上层二次布水情况下最低，其余参数基本不受布水方式变化的影响。 不同季节氮的转化去除及菌属的结构特征表明，蚯蚓生态滤池在夏、秋两季对污水中氨氮去除率最高，土壤层处理后NH3-N浓度下降明显，同时季节变化对NO3-N和NO2-N浓度影响很小;氨氧化菌(AOB)在夏、秋两季滤料中条带亮度和多样性最高，其中又以土壤层最为复杂，同时在土壤层中还发现了蚓粪菌，青石层中AOB分布受季节影响小，以上结果说明NH3-N在蚯蚓滤池内不同季节和沿程的变化规律与AOB的时空分布特点相关。硝化螺菌属（Nitrospira）、nirS-、nirK-和nosZ-反硝化菌在春、冬季无法检测到菌群信息，同时群落结构受季节影响很大;和氨氧化菌类似，上述四类菌属在土壤层都表现出较高的复杂性和多样性，土壤层各个深度之间差别不等，研究还发现某些菌种在青石和黄沙中含量很少甚至消失，并且反硝化菌群在土壤中的分布比黄沙和青石更易受季节变化的影响;秋季菌群数量最多、群落组成稳定，通过各种菌群多样性指数与TN浓度的关系分析得出，硝化螺菌属Shannon指数与TN浓度的减少量存在线性正相关性，同时比氨氧化菌和反硝化菌的多样性指数更能反应总氮在系统内去除规律。 Nitrospira、nirK-和nosZ-反硝化菌的Shannon指数和硝化、反硝化强度之间的正线性相关性比AOB明显，nirS-反硝化菌的Shannon指数和反硝化强度之间呈现一定线性负相关性，表明硝化螺菌属、nirK-和nosZ-反硝化菌的多样性指数比氨氧化菌和nirS-更适于作为评价蚯蚓生态滤池中滤料硝化、反硝化性能的指标。 微生物测序结果表明AOB主要由两个菌属（亚硝化螺菌属和亚硝化单胞菌属）组成，同时季节变化改变了上述两个菌属的平衡;对Nitrospira的分析显示85％的条带都与此菌属相似，滤池内测定的反硝化菌大部分未有明确分类，对已分类的nirS-反硝化菌则由β变形纲的伯克氏菌目和红环菌目构成，α变形纲根瘤菌目组成nirK-反硝化菌主要部分。总之，确定与未确定的菌属都对蚯蚓生态滤池氮循环发挥着重要作用。 塔式蚯蚓生态滤池对生活污水中的COD、NH3-N和TP的平均去除率分别达到81.3％、98％、和98.4％，TN浓度波动大并且去除效果一般，在出水中NO3-N有一定程度的积累;通过三级塔式结构的设计增强了系统的复氧能力，保持高效、持久的运行能力，适于在广大农村普遍推广。