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随着我国实施乡村振兴战略,建设生态宜居的现代乡村是其中一项重要任务。当前乡村地区存在的生态环境问题主要是面源污染,其主要污染来源便是农业面源污染。农业面源污染引起环境生态风险,水体污染,土壤肥力下降等。因此对于农业面源污染进行控制处理,减少我国的面源污染,是目前需要解决的问题。农田废水是面源污染中的重要组成部分,水流经农田的地表径流,农田的地下渗水所产生的含多种有机污染物的水,这些污染物不经处理直接汇入农村地表径流中,引起农村水环境的污染。废水中所含的污染物主要是CODcr、TN、TP、农药等。本文通过改进人工快速渗滤系统处理面源农田废水,采用实验室模拟农田废水的方式进行试验研究,考察不同结构的人工快速渗滤系统对农田废水中主要污染物的去除效果;系统研究了磷(P)素在改进型人工快速渗滤系统的迁移转化路径;从酶、微生物群落的角度研究了改进型人工快速渗滤系统对农田废水处理机制,得出以下结论:(1)构建A、B两种改进型人工快速渗滤柱,在研究水力负荷对于COD去除效果影响时,当进水COD浓度为1500mg/L左右时,当水力负荷为10.5cm/d时,A柱和B柱对COD的去除率分别为98.52%和84.92%,当水力负荷提高至21 cm/d时,A柱和B柱对COD去除率分别为79.99%和49.38%,效果都有不同程度的下降。在研究进水有机负荷对COD去除效果影响时,当水力负荷为10.5cm/d时,进水COD浓度在1500mg/L左右时,A柱和B柱对COD的去除率98.52%和84.92%;在进水COD浓度为1100mg/L左右时,A柱和B柱对COD的去除率96.85%和89.30%;在进水COD1500mg/L和1100mg/L时,A柱的去除效果好于B柱;在进水COD浓度在为600mg/L左右时,出水COD平均除率分别为94.94%和95.52%,在B柱的效果略好于A柱。在研究水力负荷对NH4+-N的去除效果影响时,当水力负荷为10.5cm/d时,A柱和B柱对NH4+-N的去除率分别为91.73%和51.97%,当水力负荷提高至21 cm/d时,A柱和B柱的去除率分别为48.46%和47.53mg/L。当水力负荷为10.5cm/d,COD浓度为660左右mg/L时,保持NH4+-N的浓度不变,A、B两柱出水中NH4+-N的浓度平均值分别为0.33mg/L,1.05mg/L。在研究进水有机负荷对氨氮去除效果时,当COD值升至1100-1200 mg/L时,NH4+-N的去除率分别为59.57%和44.51%,说明过高的COD对NH4+-N的去除具有一定的抑制作用。在农药(吡虫啉)和抗生素(磺胺二甲嘧啶)的去除效果研究中,在水力负荷为10.5cm/d条件下,吡虫啉的进水浓度20-30mg/L,磺胺二甲嘧啶浓度为1mg/L左右,在该条件下,B柱对吡虫啉和磺胺二甲嘧啶的去除效果及稳定性上要优于A柱;当提高水力负荷时,B柱的处理效果优于A柱。(2)提高COD浓度和水力负荷能够提高A、B两柱对TP的去除效果。在人工快速渗滤系统内,PH3主要产生在进水后的落干期,并且在进水后的5小时内达到最大水平;磷酸根进入改进型人工快速渗滤系统内,经过基质的吸附、截留作用,在微生物的作用下生成PH3溶解在水中或结合基质中,并随着水流的渗透作用向渗滤系统下部转移。随着气体的不断增多,会逐渐向周围基质中逸散,当达到一定浓度时,经过通气管向外界逸散。当在外界温度较高时从渗滤柱表层的基质逸出,达到气化除磷目的。基质填料中表面含有Fe、Mg、Al、Ca等元素,这些元素易于和水中的磷酸根发生化学反应形成沉淀,达到固化除磷的效果。(3)在COD进水浓度为550-650mg/L时,水力负荷由10.5cm/d提高至21cm/d,对两柱的硝化作用、反硝化作用及对总磷的去除有促进作用。COD浓度提高至1100mg/L左右时,对硝化作用和总磷的去除有促进作用。经过三维荧光的检测,发现进水中基本没有没明显的特征峰,A柱上出水中含有聚羧酸型腐殖酸,B柱上出水中主要是多环芳香烃型腐殖酸。荧光的结果表明在进水在经过A柱B柱上层处理之后,DOM有了较大的增长,两柱在上层有微生物活动代谢,对污染物有一定代谢作用;下层出水未见有明显特征峰,说明经过下层处理,对污染物的去除效果较好。(4)根据基质填料上的微生物群落测序结果,总共划分出有34门、95目、607个属的细菌,主要的优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、Candidatus Saccharibacteria。目水平上的优势菌群是放线菌目(Actinomycetales)、鞘脂单胞菌目(Sphingomonadales)、根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克氏菌目(Burkholderiales)等。属水平上的主要有其中Saccharibacteria genera incertae sedis属、未分类的属(unclassified)、节杆菌属(Arthrobacter),鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)等。在属水平上与COD降解有关的细菌主要有中村氏菌属(Nakamurella)和壤霉菌属(Agromyces)。与产磷化氢有关的菌属为大肠埃希菌/志贺菌属(Escherichia),与农药和抗生素降解有关的优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、陶厄氏菌属(Thauera),与氨氮去除有关的菌属为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)。