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针对清潩河沿岸某污水处理厂外排尾水水质指标,特别是总氮(TN)与地表水环境质量标准差距较大,受纳水体存在较高的富营养化风险。外排尾水具有低碳氮比的特点,如何有效去除尾水中的氮成为了脱氮领域难点研究课题。针对以上问题,本文采用了外加碳源和硫自养水平潜流人工湿地工艺,进行现场动态小试运行实验,系统考察其除污效果,并研究硫自养反硝化的影响要素和微生物群落结构;同时进行人工湿地工程的工艺研究与工艺改造方案和设计。取得的主要成果有:外加碳源水平潜流人工湿地工艺处理外排尾水,结果表明:在中淹水高度(基质下10cm)、水力停留时间HRT为2.5 d条件下运行,运行初期,总氮得到一定的去除,添加玉米芯碳源的效果更佳,去除率由高到低分别为添加玉米芯碳源且基质为砾石/火山岩/沸石>添加玉米芯碳源且基质为砾石>未添加碳源且基质为砾石;运行后期,在32-45 d,COD急剧上升,之后总氮的去除效果明显下降。玉米芯碳源集中释放导致COD上升,待玉米芯碳源被消耗后,湿地系统中没有足够的碳源供微生物生长,脱氮效果明显降低。硫自养水平潜流人工湿地工艺处理外排尾水,结果表明:单质硫/石灰石/砾石和单质硫/沸石/砾石(体积比均为1:1:1)两组硫自养系统中,最佳温度25℃-30°C,温度较低时,延长水力停留时间能提升去除效果,单质硫/砾石/石灰石更明显;进水NO3--N浓度在10-30 mg/L时,系统中TN和NO3--N的去除速率逐渐上升;HRT为6-48 h,单质硫/砾石/石灰石和硫/研砾石/沸石装置出水硝酸盐和总氮的去除率均达95%以上,HRT<6 d,去除率明显降低。硫铁矿/沸石/砾石系统的最佳温度为25℃-30℃;进水NO3--N浓度在10-30mg/L时,系统中TN和NO3--N的去除速率逐渐上升;此外最佳HRT为3 d。采用Illumina MiSeq高通量测序研究硫自养体系中微生物群落结构,结果表明:该体系主要存在10个细菌门,其中Proteobacteria占比较大,基本维持在40%左右,体系中可以发现厌氧氨氧化菌门Planctomycetes。在属水平发现优势菌属Thiobacillus,Sulfurimonas,Halothiobacillus 等。针对清潩河沿岸某人工湿地的工艺研究和存在的问题,从水位的调节、植物配置的优化、生物强化澄清调节池改造、垂直流人工湿地改造四个方面出发,并结合应用硫自养技术,提出工艺改造方案,进行改造工程设计。