水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

作     者：齐冉 张灵 杨帆 颜昌宙 QI Ran;ZHANG Ling;YANG Fan;YAN Chang-zhou

作者机构：中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 福建农林大学生命科学学院福州350002 

基　　金：美丽中国生态文明建设科技工程专项(XDA23030203) 国家重点研发计划项目(2018YFC0506904) 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2021年第42卷第9期

页      码：4296-4303页

摘      要：利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物(COD、TP、TN和NH^(+)_(4)-N)去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH^(+)_(4)-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因(nirS)丰度远高于硝化功能基因(nxr A)和氨氧化功能基因(AOB-amoA).在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高(55%和48%).除此之外,TN和NH^(+)_(4)-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.

主 题 词：潜流人工湿地 水力停留时间 硝化-反硝化作用 脱氮功能基因 冗余分析 方差分解分析 

学科分类：08[工学] 0815[工学-矿业类] 

核心收录：

D　O　I：10.13227/j.hjkx.202101100

馆 藏 号：203104718...