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随着国家生态文明建设以及人们环保意识的增强,人们对于水环境的要求越来越高。污水厂尾水的深度处理在水环境质量改善中有重要的作用。人工湿地被认为是典型的生态技术,具有生态、环保、造价低和节能等多方面的优点,在污水厂尾水深度处理中具有广阔的应用前景。在人工湿地系统中,微生物是人工湿地的重要组成部分,承担了大部分污染物的降解工作,好氧反硝化细菌是其中的一种,可以克服传统的缺氧反硝化工艺的限制,能够在好氧的条件下进行反硝化作用。利用好氧反硝化菌强化人工湿地在尾水脱氮中有着广阔的应用潜力。本实验以中试迂回流人工湿地为研究对象,通过改造共形成了常规迂回流、迂回流+垂直流和迂回流+渗透3种运行模式的人工湿地,以模拟石驳岸硬化河道为对照池,在夏季和秋季对苏州市某污水处理厂尾水进行了深度处理,研究了3种运行模式的人工湿地在水力停留时间为66 h下对COD(化学需氧量)、NH4+-N(氨氮)、NO3--N(硝氮)、TN(总氮)和TP(总磷)的去除情况;同时从苏州市某污水处理厂曝气反应池废水中筛选分离好氧反硝化菌株,并对菌株进行了鉴定、生长特性及适宜生长条件的研究;最后将筛选到的好氧反硝化菌进行扩大培养后,将其按照0.1mg/L的菌剂投加量投加到人工湿地中,研究了未投菌批(P1)、投菌批(P2)以及定植批(P3)共三个批次人工湿地对尾水的常规污染物COD、NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除效果,尤其是脱氮效果,并检测了三个批次中湿地水中和基质中投加微生物的变化。取得的主要结论如下:(1)3种运行模式的迂回流湿地对污水厂尾水深度处理后,夏季COD下降至5.63～9.66 mg/L,去除率达到79.4～93.9%,3种湿地在运行66 h后COD值都达到地表水Ⅰ类;TN下降至3.11～3.69 mg/L,去除率达到28.92～31.07%;NO3--N下降至2.21～2.98 mg/L,去除率达到29.9～43.6%。秋季水力停留时间延长至66 h后COD下降至10.30～17.07 mg/L,去除率达到58.67～74.81%,COD值都达到地表水Ⅱ～Ⅲ类;TN下降至3.06～3.55 mg/L,去除率达到19.44～28.25%;NO3--N下降至2.58～2.94 mg/L,去除率达到18.9～27.6%。在夏季和秋季湿地对尾水中COD、NO3--N和TN的去除效率显著高于模拟石驳岸硬化河道的对照组。在进水常规污染物浓度相差不大的情况下,总体上温度高的季节湿地对常规污染物的去除能力要强于温度低的季节。污水处理厂对污水中NH4+-N和TP进行了很好的去除,夏季和秋季污水厂尾水中NH4+-N和TP含量极低,NH4+-N值在0.058～0.343 mg/L,TP值0.0184～0.083 mg/L,在地表水标准Ⅰ类和Ⅱ类附近。因NH4+-N和TP浓度极低,在NH4+-N和TP的去除效能方面较难评估迂回流湿地和对照池的好差。(2)3种类型的人工湿地在相同季节对COD的去除差异不大,运行66 h后,夏季能达到COD地表水标准Ⅰ类,秋季能达到COD地表水标准Ⅱ～Ⅲ类;在总氮和硝氮去除上有所差异,去除效果由高到低依次为:高速迂回流+渗透>常规迂回流>迂回流+垂直流,高速迂回流+渗透运行模式对总氮和硝氮去除效果最佳,和湿地墙对水体的过滤作用有关。(3)从苏州某污水处理厂曝气反应池污水中筛选到一株好氧反硝化菌H21,通过16S rDNA序列分析并结合菌落形态观察,将H21鉴定为无色杆菌属(Achromobacter sp.)。从H21扩增出周质硝酸盐还原酶亚基基因(napA)。单因素实验表明H21好氧反硝化的最适温度为30℃,最佳C/N比为10,最佳转速为100 rpm,最佳初始pH为7～8,在最适条件下H21能去除75.9%的硝氮,73.3%的TN,具有较高的脱氮性能。(4)利用好氧反硝化细菌Achromobacter sp.H2l强化尾水脱氮,实验包括3个批次:未投加菌批次实验(P1),投加菌强化人工湿地批次实验(P2),定植批次实验(P3)。3个批次的人工湿地对COD的去除率P1 62.4%、P2 61.8%和P3 67.5%,TN的去除率P1 32.9%、P2 43.2%和P3 36.0%,NO3--N的去除率P1 31.4%、P2 45.2%和P3 38.6%。TN,NO3--N的去除能力上P2>P3>P1,表明投加好氧反硝化菌H21对人工湿地TN和硝氮的去除有一定的作用。通过高通量测序,可以得出在投加菌体后,水中微生物的菌群丰度最高,但其多样性却最低。基质中则无此规律。属相对丰度方面,水中Achromobacter sp.的相对丰度在P2批次投加后相对丰度值最大,P2结束后相对丰度值有所降低(约为50%),P3结束后相对丰度值比P2结束时有所升高。基质中的Achromobacter sp.的相对丰度在P2开始时较高,在P2和P3结束时,依次降低,但保持在一定的值,表明Achromobacter sp.H21在强化尾水脱氮时,在水中和基质中有一定的抗冲击能力。