大型复合生态湿地的尾水净化效应及其微生物群落特征研究

发布时间：2020-04-14 05:24

【摘要】：人工湿地是一种广泛用作二级污水处理的工程系统,可用于深度处理水体中的污染物。尽管实验室小规模的简单人工湿地已被广泛研究,但大规模、应用型的复合生态湿地及其净化过程研究仍相对较少。本文依托处理尾水的复合生态湿地(已连续运行6年,日处理尾水6万吨),重点研究各功能系统对抗生素和营养盐的去除效果及其与微生物的关系。本文通过HPLC-MS/MS在冬夏两季研究该高效复合生态湿地对尾水中抗生素和营养盐污染物的去除效果,并通过16S rRNA测序技术研究其中微生物的组成和多样性,揭示去除抗生素和营养盐的关键细菌。主要研究结果如下:(1)高效复合生态湿地对尾水中营养盐净化效果优良,对总氮、氨氮、总磷和 COD 的去除效率分别为 38.57%～42.79%、83.60～83.75%、56.67%～64.44%和34.77%～52.45%。出水口水质得到显著提升,达到地表V类水标准以上(除总氮指标)。在季节性对比中,夏季去除率高于冬季,这可能与夏季植物生长茂盛、微生物数量多、活性高,有助于吸收、降解污染物有关。(2)高效复合生态湿地对尾水中抗生素去除效果显著,冬夏两季喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类抗生素的去除效率分别为80.42%和65.21%,60.42%和53.44%,88.82%和63.76%。除氧氟沙星和恩诺沙星外,冬季抗生素的去除率比夏季更高。具有玻璃大棚保护的高效复合生态湿地子系统比露天的子系统对抗生素的去除贡献更大,并且潜流湿地去除抗生素的效果优于表面流湿地。(3)细菌群落的多样性和特定细菌的丰度对去除抗生素和营养盐可能产生影响。Dechloromonas(脱氯单胞菌属)、Nitrospira(硝化螺旋菌属)、Gemmatimonadaceae(芽单胞菌科)、Myxococcales(粘球菌目)、Xanthomonadales(黄色单胞菌目)中的细菌可能是参与抗生素降解的关键类群。Proteobacteria(变形菌门)和Parcubacteria中的某些关键类群(如Acinetobacter、Acidovorax等)可能在人工湿地营养盐去除中发挥重要作用。本研究首次对复合生态湿地同时去除抗生素及营养盐进行了探究,并揭示了潜在的功能微生物,该结果有助于为人工湿地的设计和应用提供理论基础和实践指导。
【图文】：

技术路线图,技术路线

图１－２技术路线逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

湿地,有毒物质,尾水,子系统

尾水处理量为６万立方米／日的高效植物生物脱氮除磷工程，工程概算１．３亿元，逡逑占地面积１４．３３公顷（２００亩），功能区总面积１３０亩，水力滞留时间３５小时，逡逑２０１２年底投入试运行。该复合湿地包含六大功能系统（图２－１）邋：邋１、强化生物逡逑膜系统（水力滞留２小时），主要由氧化池及斜管沉淀池组成，其中固定生物膜逡逑填料，上覆漂浮植物，强化接种氮循环微生物，微曝气。污水处理厂尾水通过管逡逑道连接自流进入该系统；２、有毒物质高效脱除系统（水力滞留１小时），强化逡逑生物膜系统出水自流进入有毒物质高效脱除系统，本系统主要由反冲滤池及吸附逡逑性滤池组成，吸附性滤池为串联的吸附性滤料床，上覆水生植物及接种微生物，逡逑上下折流均匀布水；３、营养盐集约式资源化系统（水力滞留１２小时），由有毒逡逑物质高效脱除系统出水自流进入，该系统布置多种基质，，种植大型水生植物并接逡逑种微生物。该系统设置３个串联塘
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;X172

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