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人工濕地污水處理作為一種生態(tài)處理技術(shù)，具有投資低、運(yùn)行費(fèi)用省和運(yùn)行耗能低的優(yōu)勢，已成功運(yùn)用于養(yǎng)殖廢水的處理.潛流人工濕地污水處理通常被分為水平潛流和垂直流，目前，高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中產(chǎn)生的大量廢水及其中所含的各類污染物和殘留抗生素的處理受到越來越多的關(guān)注. 同時養(yǎng)殖過程中使用的抗生素殘留在水環(huán)境中會誘導(dǎo)微生物產(chǎn)生抗藥性，并有可能對水產(chǎn)品產(chǎn)生毒害作用.　

研究表明，水平潛流和垂直流人工濕地污水處理構(gòu)造和水流方式的差別以及濕地內(nèi)水力停留時間的長短，均易導(dǎo)致污水與填料接觸時間、濕地內(nèi)氧含量等的差異，從而影響到對污水中含氮污染物的去除效果.水平流擁有相對長距的流程，潛在的反硝化程度高，而垂直流濕地內(nèi)部污水從表面流至底部時能夠與氧較好地混合，硝化反應(yīng)好且去除較多的有機(jī)物.

我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展產(chǎn)生了大量的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水.未經(jīng)利用的飼料及水產(chǎn)品代謝物導(dǎo)致養(yǎng)殖廢水中含有大量的含氮污染物，若不經(jīng)處理肆意排放會造成周圍水域富營養(yǎng)化。

武漢格林環(huán)保有完善的服務(wù)體系和配套的專業(yè)環(huán)境工程團(tuán)隊，秉著崇高的環(huán)保責(zé)任和義務(wù)長期維護(hù)提供免費(fèi)的污水處理解決方案，是湖北省工業(yè)廢水運(yùn)營管理行業(yè)中的品牌。18年來公司設(shè)計并施工了上百個交鑰匙式的污水處理工程。

有學(xué)者在考察人工濕地污水處理對抗生素的去除效果時也發(fā)現(xiàn)，垂直流人工濕地污水處理優(yōu)于水平流人工濕地污水處理.隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)單一的水流方式不能同時提供好氧和厭氧的環(huán)境，所以構(gòu)造復(fù)合人工濕地污水處理來提供不同的氧化還原狀態(tài)以適宜硝化和反硝化的進(jìn)行，進(jìn)而改進(jìn)凈化污水的效果.

本研究分別構(gòu)建了水平潛流和下行-上行復(fù)合垂直流兩種構(gòu)型的人工濕地污水處理裝置，考察在不同工況下兩個人工濕地污水處理對水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中含氮污染物的去除效果和影響因素，并通過對微生物活性、代謝能力及細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成的研究闡明人工濕地污水處理構(gòu)型對含氮污染物去除的差異，并進(jìn)一步考察兩個人工濕地污水處理對水產(chǎn)養(yǎng)殖常用抗生素的去除效果及影響因素，以期為人工濕地污水處理技術(shù)應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水特征污染物的去除提供借鑒.

由于硝化、反硝化作用的速率有限，隨著水力停留時間的減少，NO3--N的去除量明顯降低.不同構(gòu)型的人工濕地污水處理在高水力停留時間的工況下對NO3--N的去除效果均較好，水力停留時間為3 d及以上時，亞硝態(tài)氮去除率均大于95%.

人工濕地污水處理構(gòu)型對含氮污染物去除的影響.個人工濕地污水處理對各類含氮污染物均有一定的去除效果，人工濕地污水處理對污染物的去除效果隨停留時間的變化呈現(xiàn)出波動.水平潛流和復(fù)合垂直流人工濕地污水處理在各階段內(nèi)對各類含氮污染物的去除效果，從中可以發(fā)現(xiàn)人工濕地污水處理的構(gòu)型對含氮污染物的去除效果具有較為明顯的差異.

在總氮去除方面，當(dāng)水力停留時間為3 d時，兩個人工濕地污水處理的去除率均有下降，而當(dāng)水力停留時間延長至3 d及更高時，兩個人工濕地污水處理對TN的去除率均顯著提升(P <0.05)，且去除率保持相對穩(wěn)定的水平.兩個人工濕地污水處理在水力停留時間為3 d時去除效果最好，去除率可分別達(dá)到53%和57%，且去除效果較為穩(wěn)定。

人工濕地污水處理進(jìn)水取自某水產(chǎn)養(yǎng)殖場的生產(chǎn)河道，兩個裝置并聯(lián)運(yùn)行，進(jìn)水量由蠕動泵控制，全天34 h連續(xù)運(yùn)行.在人工濕地污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行之后于3014年3月~9月進(jìn)行試驗(yàn)，初設(shè)的水力停留時間為1 d，然后通過進(jìn)水量的改變控制水力停留時間和水力負(fù)荷，根據(jù)不同的工況可將試驗(yàn)分為4個階段，各階段的運(yùn)行參數(shù)如表 3所示，每階段進(jìn)行試驗(yàn)前均設(shè)有5~7 d的過渡期以確保人工濕地污水處理穩(wěn)定運(yùn)行.

NH4+-N主要通過微生物的硝化作用去除，與人工濕地污水處理內(nèi)部的溶解氧濃度具有較大關(guān)系.當(dāng)水力停留時間維持在3 d及以上時，水平潛流人工濕地污水處理內(nèi)部的復(fù)氧條件相對不足，去除率有所降低，復(fù)合垂直流人工濕地污水處理內(nèi)部則能夠通過水流方式提高與氧的混合，較好地供氧能夠促進(jìn)微生物硝化反應(yīng)的進(jìn)行[11]，從而促進(jìn)了NH4+-N的去除.當(dāng)兩個人工濕地污水處理運(yùn)行穩(wěn)定并維持水力停留時間為4 d一段時間后，分別在水平潛流人工濕地污水處理裝置中的上層前部基質(zhì)和復(fù)合垂直流人工濕地污水處理下行流的上層基質(zhì)采樣，每組樣品均由寬度方向上多位點(diǎn)采集的基質(zhì)均勻混合而成.采樣后對基質(zhì)中微生物的代謝特性與多樣性及其中細(xì)菌的數(shù)量和結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析.

兩種人工濕地污水處理對恩諾沙星的去除效果優(yōu)于磺胺甲唑和氟甲砜霉素，水力停留時間的延長有助于提高磺胺甲唑的去除率.說明通過改進(jìn)人工濕地污水處理工藝、優(yōu)化工藝參數(shù)可以促進(jìn)養(yǎng)殖廢水中含氮污染物和抗生素的去除.人工濕地污水處理對不同種類抗生素的去除機(jī)理較為復(fù)雜，后續(xù)擬通過穩(wěn)定同位素示蹤法、抗性基因檢測等手段進(jìn)一步揭示其機(jī)制.設(shè)置水力停留時間為3.4 d的試驗(yàn)結(jié)果相似.總的來說，復(fù)合垂直流對TN的去除率均高于水平潛流人工濕地污水處理，說明復(fù)合垂直流人工濕地污水處理的構(gòu)型可以對TN的去除產(chǎn)生影響.

在NH4+-N去除方面，兩個潛流人工濕地污水處理對NH4+-N的去除率均高于60%，當(dāng)水力停留時間維持在3 d及以上時，復(fù)合垂直流人工濕地污水處理對NH4+-N的去除率顯著高于水平流(P <0.05)，在水力停留時間為3 d時復(fù)合垂直流人工濕地污水處理的去除率最高可達(dá)到70%.在NO3--N去除方面，兩個人工濕地污水處理的去除率差異不大.當(dāng)水力停留時間為4 d時，兩個人工濕地污水處理的去除率均在75%以上，且較為穩(wěn)定; 水力停留時間降低時，兩個人工濕地污水處理去除率均顯著降低(P <0.05)，并且在水力停留時間為3 d達(dá)到最低.

人工濕地污水處理構(gòu)型對濕地系統(tǒng)內(nèi)微生物的影響.AWCD值反映了微生物群落對不同碳源代謝的總體情況，其變化速率反映了微生物的代謝活性.水平潛流人工濕地污水處理上層前部與復(fù)合垂直流人工濕地污水處理上層基質(zhì)不同時間的AWCD值如所示.在這兩個不同構(gòu)型的人工濕地污水處理中，復(fù)合垂直流對碳源的利用程度高于水平潛流，微生物群落代謝功能的差異可能與不同構(gòu)型濕地中溶解氧濃度和污染物內(nèi)部降解規(guī)律有關(guān).

本試驗(yàn)結(jié)果中水平流人工濕地污水處理相對較差的氧環(huán)境更有利于磺胺甲唑的去除，說明其在人工濕地污水處理中主要的去除途徑是厭氧微生物降解， 同時在人工濕地污水處理中水力停留時間延長后，去除率提升，水平潛流人工濕地污水處理在水力停留時間為3 d時能夠達(dá)到50%以上的去除率，氟甲砜霉素為氯霉素類抗生素，具有氟、氯多個鹵代基團(tuán)和苯環(huán)結(jié)構(gòu)，研究者發(fā)現(xiàn)其在太陽光照射下不發(fā)生光解，且不易發(fā)生水解.

人工濕地污水處理構(gòu)型對抗生素去除的影響.兩個人工濕地污水處理對抗生素去除效果從中可知水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水進(jìn)水中恩諾沙星、磺胺甲唑和氟甲砜霉素的平均濃度分別為75.36、97.07和556.47 ng ·L-1，其中氟甲砜霉素的濃度明顯高于其他兩種抗生素.人工濕地污水處理構(gòu)型對抗生素的去除效果相差不大，但不同抗生素的去除效果存在一定的差異：恩諾沙星的去除率明顯大于磺胺甲唑和氟甲砜霉素，氟甲砜霉素的去除效果最差.水力停留時間對恩諾沙星和氟甲砜霉素的去除無顯著影響(P >0.05)，而對磺胺甲唑的影響顯著(P <0.05)，磺胺甲唑的去除率隨著水力停留時間的增加有明顯的升高，水平潛流人工濕地污水處理的去除率從4%升到59%，復(fù)合垂直流人工濕地污水處理從3%升到55%.

抗生素在人工濕地污水處理中的去除受光解、水解、植物吸附、填料吸附和微生物降解共同作用的影響.3種抗生素由于結(jié)構(gòu)不同，其去除機(jī)制存在一定的差異.恩諾沙星為氟喹諾酮類抗生素，具有喹諾酮類的兩個六元環(huán)拼合的雙環(huán)結(jié)構(gòu)并引入了氟原子，易發(fā)生光解、易被吸附但不易發(fā)生水解，由于潛流人工濕地污水處理中光解的作用可以忽略，試驗(yàn)結(jié)果表明其去除又與人工濕地污水處理構(gòu)型、水力停留時間無關(guān)，說明其在人工濕地污水處理中主要通過填料的吸附作用被去除.磺胺甲唑?yàn)榛前奉惪股兀M(jìn)入環(huán)境后降解較慢.

本試驗(yàn)研究表明進(jìn)水中氟甲砜霉素濃度較高且性質(zhì)較為穩(wěn)定，說明氟甲砜霉素在常規(guī)人工濕地污水處理中難以被去除，有效的去除方法有待進(jìn)一步研究.水平潛流人工濕地污水處理和下行-上行復(fù)合垂直流人工濕地污水處理可以去除水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的各類含氮污染物，其中復(fù)合垂直流因其水流方式可產(chǎn)生較好的溶解氧條件，基質(zhì)中上層的微生物活性和多樣性均較高，對污染物的去除效果相對較好，水力停留時間為3~4 d時對各類污染物的去除效果可達(dá)到最優(yōu).