论文部分内容阅读
我国的水污染形势依然严峻,污染主要来源于农业与生活两个方面,其中难于处理的主要为小城镇与面源污染。相比于传统污水处理工艺,人工湿地污水处理技术具有运行成本低、管理简单等优点,在控制小城镇水污染与面源污染方面得到广泛的应用与关注。厌氧氨氧化在不消耗或消耗少量有机碳源的情况下能同时去除NH4+-N和NO2--N,被视为最有前景的污水处理技术。本研究以九龙坡区白市驿镇花卉园清河片区人工湿地污水处理厂为研究对象,利用稳定同位素活性示踪实验对该湿地内冬夏两季厌氧氨氧化菌的生物脱氮贡献率进行测定,利用高通量测序技术对冬夏两季湿地内微生物进行分析。在以NaHCO3-C和CH3COONa-C分别为碳源的两种条件下对复合型人工湿地内厌氧氨氧化菌富集培养,对培养过程中各种数据进行监测,对比研究两种不同条件下厌氧氨氧化菌的富集培养过程及结果。（1）利用15N同位素标记实验测试侧向潜流湿地内厌氧氨氧化菌生物脱氮贡献率实验表明,当氮源污染物主要为NH4+-N和NO2--N时,冬季厌氧氨氧化生物脱氮贡献率在2.78%左右,夏季厌氧氨氧化生物脱氮贡献率在29.38%左右,夏季厌氧氨氧化反应生物脱氮贡献率明显高于冬季,同时所有实验发现气体中氮元素生成量与水样中氮元素减少量存在约10%的差值。（2）侧向潜流湿地内的微生物菌群结构分析结果表明,取样时间为冬季时,厌氧氨氧化菌属仅检出一种,即Candidatus Brocadia,并且其占检出细菌总量的比例为0.05%,其它厌氧氨氧化菌属并未检出。取样时间为夏季时,厌氧氨氧化菌属检测到两种,即Candidatus Anammoxoglobus以及Candidatus Brocadia,其相对含量分别为0.13%和0.21%。冬夏两季脱氮相关细菌种类基本一致,仅有个别不同,但各细菌相对含量有一定差异,其中冬夏两季与氮循环相关的细菌从多到少依次均为反硝化细菌、硝化细菌、氨氧化细菌、厌氧氨氧化菌。冬季厌氧氨氧化细菌占与氮循环相关的细菌比例为0.31%,其中含量最高的为反硝化细菌,异养反硝化与自养反硝化细菌之和占氮循环相关细菌的比例高达86.31%。夏季厌氧氨氧化细菌占与氮循环相关的细菌比例为1.55%,异养反硝化与自养反硝化细菌之和占氮循环相关细菌的比例为81.22%。夏季厌氧氨氧化与硝化细菌的相对含量明显高于冬季。湿地内厌氧氨氧化菌相对于反硝化细菌具有更高活性。（3）在以NaHCO3-C为碳源的无机条件下,以复合型人工湿地内样品为接种物进行富集培养时,当富集培养至360天时,富集培养物呈明显的红色,污泥颗粒具有良好的沉降性能,表现出良好的厌氧氨氧化富集培养体特点。厌氧氨氧化启动成功的时间为富集培养开始后的第184天,并且最终系统具有明显的厌氧氨氧化现象,NH4+-N去除率达60%以上,NO2--N去除率达95%以上。富集培养反应器内厌氧氨氧化反应启动成功后,△NO2--N/△NH4+-N平均值为1.59±0.11,△NO3--N/△NH4+-N的平均值为0.23±0.05。（4）在以CH3COONa-C为碳源的有机条件下,以复合型人工湿地内样品为接种物进行富集培养时,通过360天的富集培养,富集培养物表现出一定厌氧氨氧化菌富集培养体的红色、含有大量粘稠状胞外聚合物、具有优良沉降性等特点,从第75天到295天,NH4+-N去除负荷和去除率均逐步增高,NH4+-N的去除率最高达到33.79%,但在整个实验过程中去除效果始终不稳定。第295天后,降低NO2--N和NH4+-N进水浓度后,△NH4+-N/△NO2--N明显降低。同时实验后期COD和NO2--N、NO3--N的代谢表明经过富集培养反应器内微生物仍然以反硝化细菌为主,厌氧氨氧化菌的含量可能很少,富集培养过程中发生的NH4+-N去除负荷逐步增大的现象可能是一种假厌氧氨氧化现象。