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水资源短缺和水环境污染已成为一个全球性问题,严重制约着各国的经济和社会发展。特别是在广大农村地区,由于经济技术落后以及缺乏有效的管理,生活污水大都直接排放,导致大范围面源污染。同时,虽然生活污水处理工艺较多,但大都投资运行费用较高,且存在二次污染,因此,研究开发新型的分散生活污水处理工艺尤为重要。人工湿地污水处理系统以基建投资低、运行费用少、处理效果好、维护管理简单等优点得到广泛应用,但是常规人工湿地由于溶解氧等因素限制直接影响微生物硝化／反硝化作用,导致人工湿地脱氮效果不理想。本研究模拟生活污水,在常规潜流人工湿地的基础上,确定了间歇曝气潜流人工湿地的最佳曝气时间和曝气量,并探究其长期污水净化效果；同时研究了不同基质、进水方式、进水碳氮比和污染负荷条件下常规和间歇曝气潜流人工湿地的污染物去除效果；最后采用分子生物学技术分析了间歇曝气湿地系统内微生物数量和群落结构,从微生物角度解析湿地污染物去除机理。主要研究内容和结果如下：(1)以常规潜流人工湿地为对照,研究了间歇曝气对潜流人工湿地污染物去除效果的影响。在不同曝气时间和曝气量条件下,探究间歇曝气潜流人工湿地COD、NH4+-N和TN的去除率,表明其最佳曝气时间和曝气量分别为4h和1.0L/min;在此条件下,以空白和常规潜流湿地为对照,通过210d连续监测,结果表明,间歇曝气可实现较高的COD、NH4+-N和TN的去除率,分别为95.6%、96.1%和85.3%。(2)对不同基质、进水方式、进水碳氮比和污染负荷条件下常规和间歇曝气潜流人工湿地中COD、NH4+-N和TN去除率进行研究,发现与传统砾石湿地系统相比,陶粒湿地系统对污水净化效果的提升能力有限；分段进水通过补充碳源保证了间歇曝气湿地周期后期反硝化作用的顺利进行,提高了TN去除率,高达90.39%；随着C/N比由2.5增至20,常规潜流湿地系统的COD、NH4+-N和TN的去除率下降,其中COD去除率由84.63%降至63.47%,NH4+-N去除率由32.18%降至18.89%,TN去除率由33.99%降至23.33%。然而,不同C/N比对间歇曝气潜流湿地COD和NH4+-N去除率影响不大,其去除率均在95%以上,而TN去除率随着C/N比的增大显著提高,由24.25%增至89.65%；随着污染负荷的增加,常规潜流湿地的COD、NH4+-N和TN的去除率下降,其中COD去除率由86.30%降至62.68%,NH4+-N去除率由49.30%降至27.59%,TN去除率由43.33%降至27.06%。然而,进水负荷对间歇曝气湿地系统的出水效果影响不大,其中COD和NH4+-N去除率均在95%以上,TN去除率也高达85%以上。(3)采用荧光原位杂交(FISH)和PCR-DGGE等分子生物学技术对常规和间歇曝气潜流人工湿地系统中微生物数量和种群结构进行了分析,结果表明与常规潜流湿地相比,间歇曝气极大地提高了潜流湿地系统中的氨氧化菌(AOB)和亚硝化菌(NOB)的数量,其中AOB约占总菌数的45.32%,NOB约占总菌数的33.65%；同时,极大地丰富了潜流湿地系统的微生物种群的丰度和多样性。