好氧—缺氧型生态沟渠协同控污技术及其应用研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dukewyh
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随着城市化进程加快,城镇人口激增、路面硬化等导致的水生态环境日趋恶化情况越来越突出,城市内湖、河道等面源污染状况也随之日益严重。生态沟渠作为一种面源污染处理技术,与其他水污染防治技术相比具有占地面积小、工程量小、投入资金少、运行维护便捷、水处理效果较好等优势,近些年来被研究者广泛应用于农业面源污染治理上,而生态沟渠技术的改进及其在寒旱区城市水体面源污染防治中的应用研究较为少见。综合国内外生态沟渠的研究成果并结合区域景观效应,本研究以课题组前期研究的炉渣、砖块、沸石按照3:1:1的质量比作为组合基质,以螺旋形辫带式生物填料作为微生物载体,使用耐寒性能优异并且具有景观效果的鸢尾作为水处理植物,构建了好氧-缺氧型生态沟渠,并将其应用于城市排水渠道污染治理的研究中,以期为生态防治寒旱区城市面源污染提供参考。试验从2019年6月15日开始至2019年9月30日截止,探讨了水力停留时间、水位高度两个运行参数,研究了好氧-缺氧型生态沟渠在寒旱区城市水体面源污染防治中的应用效果,分析了好氧-缺氧型生态沟渠中各部微生物群落结构,比较了好氧单元中螺旋形辫带式生物填料与缺氧单元中组合基质表面附着细菌的差异性,主要结果如下:(1)通过对生态沟渠不同水力停留时间及水位高度的运行参数研究表明,在水力停留时间为48 h,水位高度为0.7 m的运行参数下,生态沟渠对NH4+-N、TN、COD和TP各污染物的去除效果相对较好,其去除率分别为39.99%、43.52%、44.45%和40.44%。(2)7-9月运行监测期间,好氧-缺氧型生态沟渠工程表面水力负荷0.33 m3/(m2·d),日处理水量2.94 m3,其对水体中的NH4+-N、TN、CODCr和TP污染物平均去除率分别为43.75%、54.08%、47.95%和40.27%,出水指标大部分时间可以达到地表V类水以上标准。此外,研究表明好氧-缺氧型生态沟渠在寒旱区城市面源污染防控中的运行效果受温度影响显著(p<0.05)。在水温大多为17℃以上的8月份,好氧-缺氧型生态沟渠对各污染物去除效果较好,其对寒旱区城市水体中NH4+-N、TN、CODCr和TP平均去除率分别为47.11%、66.17%、52.42%和49.61%;而在水温大多为12℃左右的9月份时,好氧-缺氧型生态沟渠对各污染物处理效果较差,其NH4+-N、TN、CODCr和TP平均去除率分别为31.49%、36.43%、41.51%和25.99%。因此,好氧-缺氧型生态沟渠在寒旱区的应用宜选择在温度较高的夏季运行。(3)通过对好氧-缺氧型生态沟渠各部微生物群落结构的解析表明,其优势门主要集中在变形菌门、放线菌门、绿弯菌门和厚壁菌门,优势属主要集中在节杆菌属、未命名暖绳菌科、Steroidobacteraceae、芽殖杆菌属以及微小杆菌属等。其中,好氧单元中的螺旋形辫带式生物填料表面附着微生物以门水平的厚壁菌门、放线菌门、酸杆菌门和硝化螺旋菌门及属水平的节杆菌属等降解菌为主,其丰度显著高于组合基质(p<0.001);而在缺氧单元的组合基质主要以门水平的变形菌门、拟杆菌门以及属水平的Steroidobacteraceae、芽殖杆菌属、未命名暖绳菌科和铁矿沙单孢菌属等脱氮菌为主,其丰度显著高于螺旋形辫带式生物填料(p<0.001)。
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