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随着我国经济的发展,水资源污染日益严重,传统的生化污水处理工艺虽然效果好,但成本过高,不适合我国中小城镇及农村的污水处理。人工湿地具有建造和运行成本低,处理效果好的特点,成为国内外环保者研究的热点。试验构建了传统型复合垂直流人工湿地系统(传统型)和改进型复合垂直流人工湿地系统(改进型)的两种湿地系统,在其中种植不同植物组合,研究了两种构型湿地系统处理生活污水和无机镉废水时湿地基质微生物(细菌、真菌、放线菌)的数量和酶(蔗糖酶、脲酶)的活性及其垂直分布规律,并分析了微生物和酶与净化效果的关系,以及寻找净化效果较好的湿地构型和植物配置及其机理。结果如下:
1、复合垂直流人工湿地系统处理生活污水时,种植美人蕉的系统的基质中细菌、真菌和放线菌的数量都显著大于其它系统:在相同的植物配置下,细菌和真菌数量都是改进型的大于传统型。a单元细菌、真菌数量与TN去除率达到极显著相关(r=0.544,0.573),放线菌数量与TN去除率相关性也达显著水平(r=0.498);b单元中则只有真菌数量与TN去除率显著相关(r=0.444)。
2、复合垂直流人工湿地处理无机镉废水基质细菌、真菌、放线菌数量、呼吸强度和蔗糖酶活性在不同的植物配置下为:美人蕉+红蛋系统>彩叶草+风车草系统>无植物系统,且差异性显著;但是脲酶活性大小顺序为:美人蕉+红蛋系统>无植物空白系统>彩叶草+风车草系统;湿地系统植物体内镉含量为美人蕉>红蛋>风车草>彩叶草;在垂直空间分布上,细菌、真菌、放线菌数量和蔗糖酶、脲酶活性为:0-5 cm>5-15 cm>15-20 cm;呼吸强度则是:0-5 cm<5-15 cm<15-20 cm。
3、复合垂直流人工湿地处理无机镉废水时,无论是a单元还是b单元,基质的细菌、真菌数量和蔗糖酶、脲酶活性与镉去除率都达到极显著正相关;但呼吸强度、放线菌与镉去除率相关性则规律不一,即a单元它们达到显著正相关,b单元的相关性则不显著。
4、基质细菌数量和呼吸强度与有效态镉含量呈显著负相关;真菌数量与镉含量相关性达到极显著正相关,而放线菌数量与有效态镉含量有正相关趋势,但相关性不显著;基质脲酶、蔗糖酶活性与有效态镉含量相关性都不显著。
5、复合垂直流人工湿地处理无机镉废水基质细菌、真菌、放线菌数量和脲酶活性都明显受镉的抑制,但随着处理后时间的增长,它们又慢慢恢复,并且在处理后第9-11天恢复到稳定状态。
综合上述研究结果,人工湿地净化生活污水的基质微生物数量改进型大于传统型,种植美人蕉有利于基质微生物的生长;处理无机镉废水为美人蕉和红蛋组合系统微生物数量和酶活性最大。基质的真菌、细菌的数量以及蔗糖酶、脲酶的活性是影响人工湿地对污、废水处理效果的重要因子。