耐低温复合菌剂强化人工湿地对污水处理厂尾水的研究.pdf

摘要

近年来，我国已经建成了大量的污水处理厂并投入使用，但处理后的尾水中

仍含有大量有机污染物以及氮、磷等化合物，排入自然水环境后会使得收纳水体

的自净能力受到严重威胁。人工湿地广泛应用于尾水处理环节中，但北方地区低

温对人工湿地的限制较大，而生物强化可以很好的解决上述问题。本研究制备耐

低温固定化复合菌剂，并通过高通量测序和宏基因组测序解析其对低温条件下

（5℃~11℃）人工湿地系统内微生物群落结构和氮磷代谢途径的影响。研究结

果如下：

（1）通过MgCl对芦苇生物炭进行改性，对改性后的生物炭进行SEM和

2

XRD分析，结果表明经过改性后生物炭表面粗糙且附着有白色矿物质晶体，经

XRD分析确认为MgO晶体；以镁改性生物炭和耐低温复合菌剂为材料制成吸附

法固定化复合菌剂；经模拟土柱小试试验得出固定化最佳方法为吸附法，最佳吸

附固定时间为900min，最佳投加位置为人工湿地上层，最佳投加量为0.042g/L。

（2）将固定化复合菌剂投加至中试人工湿地反应器中进行低温条件下强化

处理尾水试验，在C/N为5、HRT为5的条件下，强化系统对尾水的污染物去除

+-

率最高，NH-N、NO-N、TN、TP和COD的去除率分别为99.20±0.62%、

43

87.64±2.70%、95.04±1.11%、78.37±4.02%和82.41±4.88%；相较于未投加复

合菌剂的对照系统均有明显提升，达到了《地表水环境质量标准》（GB3838-

2002）IV类水质的要求，表明固定化复合菌剂的投加对人工湿地污染物的去除起

到了强化作用。

（3）通过对耐低温固定化复合菌剂投加前后和3个阶段结束后强化系统和对照

系统样品进行16SrRNA高通量测序，结果表明固定化复合菌剂的投加明显提高

了低温条件下强化系统人工湿地内的功能菌群的相对丰度，其中Pseudomonas、

Flavobacterium、Hydrogenophaga、Acidovora等氮代谢功能菌和Psychrobacter等

I

+

磷代谢功能菌相对丰度的提升，使低温条件下强化系统对尾水中的NH-N、TN

4

和TP等污染物的去除效率明显提升。

（4）通过对第三阶段（C/N5、HRT5d）结束后的对照系统样品CW331

和强化系统样品CW332进行宏基因组测序，对相关功能基因和其相对丰度进行

对比分析可知，投加的固定化复合菌剂对强化系统中的硝化作用和反硝化作用起

到了强化作用；两组样品中其他氮代谢过程中氨氮转化为细胞内氮所对应的功能

基因相对丰度分别为1.63%和1.73%，结合COG数据库中对强化系统和对照系统

的新陈代谢相关功能分类分析结果可知，低温条件下强化系统中的微生物细胞代

谢活动更加频繁；CW332样品中磷代谢相关基因相对丰度也明显高于CW331样

品，表明投加的固定化复合菌剂中包含的聚磷菌在强化系统中持留且在人工湿地

去除尾水污染物的过程中发挥着除磷效果。

关键词：耐低温复合菌剂，人工湿地，污水处理厂尾水，脱氮除磷，宏基因组测

序

Ⅱ

Researchontheenhancementofthepurificationofsewage

treatmentplanttailwaterinconstructedwetlandwithlow

temperatureresistantcompoundmicrobialagent

Abstract

Inrecentyears,Chinahasbuiltalargenumberofsewagetreatmentplantsandput

themintou