论文部分内容阅读
芦苇根系发达且容易成活，是一种常见的湿地植物。为了解人工湿地处理NO3-N和NH3-N两种不同形态的氮污染物时，湿地植物芦苇在氮素转化和去除过程中所起的作用，本文对比分析了水平潜流人工湿地装置对以NO3-N和NH3-N为主要污染物的低污染水以及实际污水厂尾水的处理效率，结合硝化强度/反硝化强度，及其他环境因素的分析，研究了植物在不同类型氮污染物去除过程中的作用。同时利用PCR-DGGE技术，在分子水平上表征AOB（氨氧化细菌）群落多样性，探讨了芦苇种植和NH3-N浓度对湿地AOB群落结构的影响。利用模拟NO3-N型和NH3-N型废水的Hoagland培养基培养芦苇，提取芦苇根系分泌物，利用高效液相色谱法对其中的有机酸成分进行分析。同时研究芦苇根系分泌物及所含有机酸对硝化作用和反硝化作用的影响。结果表明：水力停留时间为2.5d的情况下，人工湿地能够实现对低污染水中不同存在形态的氮素的有效净化，对于NH3-N型和NO3-N型低污染水，芦苇潜流湿地TN的平均处理效率分别达到76.3%和81.9%。ρ(NH3-N)和种植芦苇有利于提高湿地硝化强度和AOB群落多样性。人工湿地处理NH3-N型和NO3-N型低污染水时，装置运行50d，芦苇湿地硝化强度分别为0.164mg·kg-1·h-1和0.103mg·kg-1·h-1；装置运行90d，AOB群落多样性指数分别为2.32和1.75。人工湿地处理NH3-N型的低污染水时，湿地植物芦苇的种植使硝化强度从0.082mg·kg-1·h-1上升至0.164mg·kg-1·h-1；装置运行90d，AOB群落多样性指数从1.97增加至2.32。现场处理污水处理厂尾水，当污水厂尾水即进水ρ（TN）为7~9mg/L，水力停留时间为2.5d时，芦苇湿地对TN的去除率达到26.36%，芦苇的种植有利于提高湿地脱氮能力。提高污染负荷对TN的去除率无明显影响。进水ρ(NO3-N)为5.5~8mg/L，是主要氮素。芦苇湿地对NO3-N的去除率达到27.69%，空白湿地的去除率为5.46%。芦苇的种植能够提高湿地对NO3-N的去除能力；提高污染负荷对NO3-N的去除率无明显影响。进水ρ(NH3-N)为0.1mg/L左右。芦苇湿地和空白湿地对NH3-N的去除率分别达到40.50%和42.17%，增加污染负荷后，芦苇湿地和空白湿地对NH3-N的去除率分别提高至72.20%和75.15%。提高污染负荷有利于NH3-N的去除。但种植芦苇对人工湿地NH3-N的去除能力没有明显影响。芦苇的种植对湿地基质硝化强度和反硝化强度没有明显影响。草酸是芦苇根系分泌物中主要的有机酸，同时存在甲酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、丙酸和琥珀酸。在本实验条件下，芦苇根系分泌物有利于反硝化体系中氮素的去除和反硝化细菌数量的增加，对硝化强度具有促进作用，对反硝化强度具有抑制作用。