生態(tài)河岸帶用于農(nóng)村污水處理廠尾水深度凈化的試驗(yàn)研究

楊銀川 常越亞 崔賀 黃民生 何巖

摘要：利用自然土、腐殖土、生物陶粒和斜發(fā)沸石這4種常見(jiàn)填料，根據(jù)其不同配比設(shè)計(jì)出3種生態(tài)河岸帶裝置（RI、R2和R3），并全部種植黑麥草，探究不同填料種類(lèi)及配比的河岸帶處理單元對(duì)農(nóng)村污水處理廠尾水的凈化能力，以期為該工藝應(yīng)用于工程實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù).結(jié)果表明：以自然土和陶粒分層填充的河岸帶R1對(duì)污染物（不包括NH4-N）的去除率顯著優(yōu)于R2和R3，且出水水質(zhì)更穩(wěn)定，其對(duì)TN、NH4-N、TP和CODc，的平均去除率能夠分別達(dá)到23.O%、49.5%、36.3%和25.6%;3組生態(tài)河岸帶中的黑麥草對(duì)尾水中N、P去除的貢獻(xiàn)率最高可達(dá)23.5%和22.6%，其對(duì)尾水的凈化作用值得肯定;含有斜發(fā)沸石的R2對(duì)水中NH4-N的平均去除率最高（58.2%）;生態(tài)河岸帶的填料生物膜中去除有機(jī)物的菌屬為優(yōu)勢(shì)菌f如鞘氨醇單胞菌屬1，而脫氮除磷相關(guān)菌屬的占比則較?。摰c除磷相關(guān)菌屬的占比均不足2%），說(shuō)明生態(tài)河岸帶對(duì)尾水中有機(jī)物的去除主要依靠其填料中的微生物凈化作用，對(duì)N，P的去除則主要依靠填料吸附和植物吸收作用.后續(xù)研究可以根據(jù)污染物類(lèi)型強(qiáng)化河岸帶的相關(guān)功能，并嘗試將斜發(fā)沸石加入R1的現(xiàn)有填料配置中，從而進(jìn)一步強(qiáng)化生態(tài)河岸帶對(duì)農(nóng)村生活污水廠尾水的深度凈化效果.

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水;污水廠尾水;深度凈化;河岸帶;混合填料

中圖分類(lèi)號(hào)：X522

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1000-5641.2019.04.013

0 引言

目前，城市污水廠的大量建立和排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格執(zhí)行使得工業(yè)廢水和城市生活污水污染得到了有效控制，但是，對(duì)于農(nóng)村水環(huán)境污染的重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠[1-2]，農(nóng)村已經(jīng)取代城市成為水環(huán)境污染的主要來(lái)源[3-6].與此同時(shí)，為改善城鎮(zhèn)水環(huán)境質(zhì)量，2006年國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布GB189182002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》修改單，將其中的4.1.2.2修改為：城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國(guó)家和省確定的湖泊、水庫(kù)等封閉、半封閉水域時(shí)，執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[7-8].甚至在部分重點(diǎn)流域，污水廠出水標(biāo)準(zhǔn)提高至地表水V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[9]，這無(wú)疑對(duì)農(nóng)村污水處理廠特別是污染嚴(yán)管區(qū)附近的農(nóng)村污水廠提出了更高要求.

我國(guó)的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施由于經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱，技術(shù)管理力量缺乏以及農(nóng)村污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)和水量具有較大的波動(dòng)性等客觀因素，致使農(nóng)村污水處理廠尾水不達(dá)標(biāo)排放的現(xiàn)象普遍存在[4，10].因此，對(duì)現(xiàn)有農(nóng)村污水處理廠尾水進(jìn)行深度凈化就顯得尤為必要和迫切.生態(tài)河岸帶（Ecological riparian zone）作為河流——陸地生態(tài)系統(tǒng)之間進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換的重要生態(tài)過(guò)渡區(qū)，具有獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能[11-12]。考慮到農(nóng)村的污水處理廠水量小、可利用土地資源豐富等特點(diǎn)，適合建設(shè)生態(tài)河岸帶，而且相比于人工濕地，河岸帶由于其自身斜坡造成的高差，不需要水位的二次動(dòng)力提升[13]，所以可利用生態(tài)河岸帶處理農(nóng)村污水廠尾水.相關(guān)研究表明，生態(tài)河岸帶可通過(guò)土壤和植被等一系列的物理、化學(xué)和生物作用轉(zhuǎn)化和去除地表徑流污染物[14-15]，但是采用生態(tài)河岸帶對(duì)農(nóng)村污水處理廠尾水進(jìn)行深度凈化的研究目前鮮見(jiàn)報(bào)道.

相關(guān)研究表明，沸石對(duì)氨氮具有吸附作用[16].陶粒來(lái)自于污泥與底泥的資源化利用，腐殖土是堆肥的產(chǎn)品，目前生態(tài)利用是兩者的主要出路.在生態(tài)河岸帶建設(shè)中，陶粒具有除磷功能外[17]，還有控塵、美化以及調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)的功能[18].相比于自然土，腐殖土不僅能給植物提供營(yíng)養(yǎng)，而且具有保溫保濕以及調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)的功能[19-20].因此，本研究以某生活污水處理中試系統(tǒng)的尾水為試驗(yàn)進(jìn)水，采用上述4種填料作為河岸帶的填充基質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化其組合與配比，評(píng)價(jià)該生態(tài)河岸帶系統(tǒng)對(duì)農(nóng)村污水處理廠尾水的凈化性能，并結(jié)合植物對(duì)氮磷吸收的貢獻(xiàn)率及微生物群落多樣性解析其凈化機(jī)理，以期為該系統(tǒng)應(yīng)用于工程實(shí)踐提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行參數(shù)

本試驗(yàn)于2015年5月2016年6月在上海市普陀區(qū)華東師范大學(xué)中北校區(qū)內(nèi)的南島水污染控制試驗(yàn)基地（121°24′46″E，31°13′46″N）開(kāi)展.根據(jù)填料種類(lèi)與配比的不同，本研究設(shè)置了3組平行的生態(tài)河岸帶試驗(yàn)裝置（R1、R2和R3），其填料的種類(lèi)、規(guī)格及配比詳見(jiàn)表1，其中自然土、生物陶粒、斜發(fā)沸石和腐殖土的孔隙率分別為38.10%，51.60%，45.OO%和42.20%.R1、R2和R3除填料外的其他設(shè)計(jì)參數(shù)均相同，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其尺寸均為L(zhǎng)×W×H=1.60 mxl.00 mx0.20 m，表面積1.60m2，進(jìn)水流量0.14 m³/d，水力負(fù)荷率（H/R）=0.09 m³.m².d^-1，出水靠重力自流排出.3組生態(tài)河岸帶試驗(yàn)裝置的進(jìn)水均為南島水污染控制試驗(yàn)基地中某生活污水處理中試系統(tǒng)的出水[21].3組生態(tài)河岸帶試驗(yàn)裝置均于試驗(yàn)啟動(dòng)時(shí)分別在填料表面撒播0.25 kg黑麥草草種.

1.2 樣品采集與檢測(cè)方法

1.2. 1水樣采集與檢測(cè)方法

3種河岸帶的進(jìn)出水口各設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)采樣點(diǎn).裝置運(yùn)行期間（2015年5月2016年6月），每隔兩周對(duì)各采樣點(diǎn)進(jìn)行水樣采集與檢測(cè).水樣檢測(cè)于采集后24 h內(nèi)完成，如需隔夜放置，則放置于4。c冷藏箱.水樣的檢測(cè)指標(biāo)為：TN、NH4-N、TP和CODcr.其中，TN采用過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法;TP采用鉬酸銨分光光度法;NH4-N采用納氏試劑分光光度法;CODcr采用重鉻酸鉀法;具體分析方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》[22].無(wú)特別說(shuō)明外，所有試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為新鮮去離子水，在測(cè)定過(guò)程中設(shè)置空白樣與平行樣，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性.

1.2.2 土樣采集與檢測(cè)方法

在試驗(yàn)初期（2015年5月1日）和末期（2016年6月27日），利用“梅花形”布點(diǎn)法，對(duì)3個(gè)河岸帶分別進(jìn)行土壤樣品采集，每個(gè)樣本利用鐵鏟采集0～20 cm土壤新鮮樣品各200g，5個(gè)點(diǎn)混一起為每個(gè)代表樣本，塑料袋封存后風(fēng)干[23].全氮采用擴(kuò)散吸收法，全磷采用HCl04-H2S04消煮鉬銻抗比色法，有機(jī)質(zhì)采用K2Cr207-H2S04容量法[24].

1.2.3 植物樣本采集與檢測(cè)方法

對(duì)3種河岸帶裝置中的植物分別進(jìn)行采樣，每個(gè)樣本利用“S”形采樣法選取5株植株作為1個(gè)樣本[23]，共計(jì)3個(gè)樣本.試驗(yàn)期間，共對(duì)植物進(jìn)行4次采樣（2015年7月23日、2015年12月14日、2016年4月28日和2016年6月27日）并測(cè)量代表植株莖葉和根的氮、磷含量.植物樣品用H2S04-H202消煮，氮含量采用堿解氮擴(kuò)散法測(cè)定;磷含量用釩鋁黃吸光光度法測(cè)定;植株吸收對(duì)污水氮、磷去除的貢獻(xiàn)率計(jì)算參見(jiàn)文獻(xiàn)[23].

1.2.4 微生物樣本采集與檢測(cè)方法

對(duì)3種生態(tài)河岸帶裝置中的表層填料生物膜分別進(jìn)行采樣，共計(jì)3個(gè)樣本.R1、R2和R3對(duì)應(yīng)的生物膜樣本編號(hào)也是R1，R2和R3.上述樣本的取樣及預(yù)處理方法為：用無(wú)菌處理過(guò)的小鐵鏟采取河岸帶填料并放入自封袋，立即帶回實(shí)驗(yàn)室冷藏：用事先準(zhǔn)備好的錐形瓶快速裝好適量無(wú)菌水與樣品，振蕩，待填料表面附著物振蕩脫落入錐形瓶后，倒入離心管離心，取離心管下部固體物，冷凍.同時(shí)聯(lián)系生工生物工程（上海）股份有限公司盡快取樣.

該公司采用Power Soil DNA分離試劑盒提取3個(gè)樣品中的DNA.采用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)提取的細(xì)菌總DNA.對(duì)16S rRNA基因的V3-V4高變區(qū)片段進(jìn)行PCR擴(kuò)增，引物序列為515F（GTGCCAGCMGCCGCGGTAA）;和909R（CCCCGYCAATTCMTTTRAGT）.隨后在該公司的Illumina MiSeq平臺(tái)上進(jìn)行高通量測(cè)序分析，得到原始圖像數(shù)據(jù)文件經(jīng)CASAVA堿基識(shí)別分析轉(zhuǎn)化為原始測(cè)序序列，結(jié)果以FASTQ文件格式儲(chǔ)存.

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

本研究采用標(biāo)準(zhǔn)差（SD）和單因素方差分析法（ANOVA）對(duì)各個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)之間的對(duì)比分析.標(biāo)準(zhǔn)差是反映一組數(shù)據(jù)離散程度最常用的一種量化形式，本研究用其度量各觀測(cè)變量的離散程度，從而評(píng)價(jià)各單項(xiàng)措施出水的穩(wěn)定性.單因素方差分析法（ANOVA）是用來(lái)檢驗(yàn)多個(gè)平均數(shù)之間的差異性，從而確定因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有無(wú)顯著性影響的一種統(tǒng)計(jì)方法.本研究涉及的數(shù)據(jù)和圖形處理分別用SPSS 22和Origin 2016完成.

2 結(jié)果與討論

3種生態(tài)河岸帶試驗(yàn)裝置從2015年5月運(yùn)行至2016年6月，現(xiàn)根據(jù)黑麥草生長(zhǎng)及收割情況將整個(gè)運(yùn)行過(guò)程劃分為5個(gè)階段（2015年5月-7月、2015年8月-12月、2016年1月、2016年3月-4月、2016年5月-6月）.階段1為該系統(tǒng)的適應(yīng)階段.階段2-5是黑麥草生長(zhǎng)階段，階段3是黑麥草在冬季生長(zhǎng)停滯階段.試驗(yàn)期間，不同裝置（R1、R2、R3）出水水質(zhì)理化參數(shù)和去除率以及植物指標(biāo)在不同階段變化與分析如下.

2.1 3種河岸帶對(duì)污染物的去除效果對(duì)比分析

階段1至階段5，即使進(jìn)水NH4-N濃度范圍波動(dòng)較大（SD=6.01），特別是階段3、4和5，進(jìn)水NH4-N未滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB189182002）-級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)（8 mg/L），但是河岸帶的出水相對(duì)穩(wěn)定（SD=3.06），除階段5外，出水NH4-N均達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，其中階段1和階段2可達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（5 mg/L）.表明河岸帶對(duì)NH4-N的去除效果良好（41.3%～52.4%），且去除率呈R2>R1>R3的趨勢(shì).可以看出，4種填料對(duì)NH/-N均有去除效果，但是含有斜發(fā)沸石的R2去除效果最為突出，這可能是由于沸石對(duì)尾水中的NH4-N具有較好的吸附作用.沸石是一族架狀結(jié)構(gòu)的多孔性含水鋁硅酸鹽礦物，構(gòu)成其骨架的最基本結(jié)構(gòu)是硅氧四面體，沸石的特殊結(jié)構(gòu)使得其極易與周?chē)芤褐嘘?yáng)離子發(fā)生交換作用，因而沸石具有良好的離子交換選擇性能[16，25].而且沸石構(gòu)架中有大量的孔穴、孔道并具有色散力和靜電力兩種作用力，故具有較強(qiáng)的吸附性[26].

研究表明，通常情況下生態(tài)河岸帶對(duì)TN的去除主要依靠土壤的滲濾截留、植物吸收同化以及微生物等作用[27].系統(tǒng)運(yùn)行期間，只有前3個(gè)階段的進(jìn)水TN滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB189182002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)（20 mg/L），R1出水TN全部達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步地，R1前4個(gè)階段TN均達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（15 mg/L）.前3個(gè)階段R3對(duì)TN的去除率均為負(fù)值，且階段4中R2對(duì)TN的去除率大于前3個(gè)階段，表明R2和R3高氮含量的腐殖土在初期成為了氮的釋放源，增大了水體的TN濃度，嚴(yán)重削弱了對(duì)污水TN的去除效果，這與表2中腐殖土中全氮含量下降是一致的，運(yùn)行期間，R2對(duì)TN的去除效果均優(yōu)于R3，推測(cè)原因是填充的沸石粉增強(qiáng)了對(duì)污水NH4-N的吸附，進(jìn)而增加了TN的去除效果.R1對(duì)TN的去除優(yōu)于R2和R3，平均去除率為24.2%～35.2%.階段3中3個(gè)裝置對(duì)TN的去除率明顯低于階段2，一方面可能是由于冬季溫度較低使微生物活性降低，另一方面可能是由于黑麥草莖葉被收割減弱了植物對(duì)氮的吸收.階段5中河岸帶的3個(gè)裝置對(duì)TN的去除率較階段4均有下降趨勢(shì)，一方面可能是由于多年生黑麥草較前期生長(zhǎng)相對(duì)變?nèi)酰硪环矫婵赡苁请S著運(yùn)行時(shí)間推移，系統(tǒng)可能發(fā)生堵塞而且被吸附截留在填料中的氮素也會(huì)達(dá)到飽和.綜上，R1對(duì)TN的去除效果最好，其原因可能是R1采用的陶粒和自然土填料更有利于水體中的含氮污染物的截留吸附，從而促進(jìn)了其對(duì)TN的去除.

運(yùn)行期間，進(jìn)水TP均不滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB189182002）-級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)（1 mg/L），R1部分階段（階段1，2，4）出水TP達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，R2和R3出水TP均未達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn).階段1和階段2中，R2和R3對(duì)TP的去除率均為負(fù)值，這可能是由于R2和R3的腐殖土含有的大量磷素在初期成為了磷的釋放源，造成磷的釋放現(xiàn)象，這與表2中腐殖土中全磷含量下降是一致的.階段3和階段5中，R2和R3對(duì)TP的平均去除率分別為12.9%和6.3%，可能是由于腐殖土中的磷素已經(jīng)流失了很多，同時(shí)腐殖土中大量的鋁、鐵、鈣等離子形成了土壤膠體顆粒和填充的陶粒對(duì)磷有一定的吸附[20]，且填料表面和根際的微生物也具有除磷作用[28-29].綜上，試驗(yàn)全程中R1對(duì)TP的去除效果優(yōu)于R2和R3，平均去除率為23.4%～44.5%，其原因可能是R1采用的陶粒和自然土填料比R2和R3采用的填料更有利于水體中磷素的截留和吸附.

運(yùn)行期間，進(jìn)水CODcr基本滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB189182002）-級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)（60 mg/L），R1出水CODcr基本滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（50 mg/L）.河岸帶對(duì)CODcr的去除一般認(rèn)為是土壤過(guò)濾、填料吸附和微生物分解等共同作用的結(jié)果[30].與前文類(lèi)似，階段1和階段2，R2和R3對(duì)CODcr的去除率均為負(fù)值，主要是由于R2和R3中的腐殖土高有機(jī)質(zhì)在初期成為了碳釋放源，這與表2中腐殖土中有機(jī)質(zhì)含量下降是一致的.階段3至階段5，R2和R3逐漸表現(xiàn)出對(duì)CODcr的去除，可能是由于腐殖土中的有機(jī)質(zhì)含量由于淋溶而降低，并且黑麥草根系的泌氧作用促進(jìn)了好氧微生物的生長(zhǎng)繁殖而消耗了大量有機(jī)物[31].綜上，試驗(yàn)全程中R1對(duì)CODcr的去除效果明顯優(yōu)于R2和R3，去除率穩(wěn)定在20.9%～31.2%，這與表2中3種河岸帶有機(jī)質(zhì)均有下降但是R1的降幅最?。≧1

從以上結(jié)果與分析可以看出，運(yùn)行期間，R1對(duì)污染物（不包括NHt-N）的去除率普遍高于R2和R3，R1與R2具有顯著性差異（p<0.05），R1與R3具有極顯著性差異（p<0.01），且R1的去除率在各個(gè)階段最為穩(wěn)定（SDRl=12.44），優(yōu)于R2（SDR2=40.88）和R3（SDR3=40.05），該現(xiàn)象結(jié)果主要由其填料、植物以及微生物共同作用成而導(dǎo)致.為解析生態(tài)河岸帶對(duì)水體中污染物的去除機(jī)理，以下將根據(jù)植物的貢獻(xiàn)率以及微生物群落解析對(duì)此做出進(jìn)一步說(shuō)明.

2.2 河岸帶中黑麥草對(duì)污水廠尾水N、P去除的影響

黑麥草在整個(gè)試驗(yàn)期間收割了4次（2015年7月23日，2015年12月24日，2016年4月28日和2016年6月27日）.表3可以看出，R2中黑麥草的吸收對(duì)污水N、P去除的平均貢獻(xiàn)率分別可以達(dá)到23.5%和22.6%，明顯大于R1（N、P去除的平均貢獻(xiàn)率分別為13.5%和12.7%），這間接說(shuō)明填充自然土和陶粒的R1對(duì)污水N、P的去除過(guò)程中，相對(duì)于植物作用，自然土的截留吸附和陶粒吸附占主導(dǎo)作用.

通過(guò)以上結(jié)果可知，黑麥草對(duì)尾水中N、P去除的貢獻(xiàn)率相當(dāng)可觀，其易種植（只需撒播），價(jià)格低廉，易收割并可以作為動(dòng)物飼料，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[32]，這為收割管理黑麥草以將營(yíng)養(yǎng)鹽從水體中轉(zhuǎn)移提供了較好的理論基礎(chǔ).同時(shí)，選擇合適的草種、合理的收割方式及收割時(shí)間，可以更好地發(fā)揮黑麥草對(duì)水質(zhì)的凈化作用.

2.3 河岸帶的微生物菌群結(jié)構(gòu)解析

為探究生態(tài)河岸帶降解污染物的微生物作用機(jī)制，本研究通過(guò)對(duì)R1、R2和R3中填料生物膜樣本進(jìn)行高通量測(cè)序，共得到18 756條優(yōu)質(zhì)序列，平均讀長(zhǎng)為422.56 bp.以97%相似度劃分，共得到25 112個(gè)OTUs.由表4可知，R1、R2和R3中的Good，s coverage分別為92.40%、92.10%和92.60%，說(shuō)明測(cè)序結(jié)果能夠較準(zhǔn)確地反映樣品生物特性.3個(gè)樣本的OTUs個(gè)數(shù)分別為9 197、7907和8 008，所測(cè)樣品的OTU數(shù)量大說(shuō)明河岸帶的微生物菌群類(lèi)型多.

Shannon和Simpson指數(shù)用來(lái)反應(yīng)物種的多樣性，Shannon指數(shù)越高，Simpson指數(shù)越小表示其物種越豐富，Chaol和ACE指數(shù)用來(lái)反應(yīng)物種豐度，也是用來(lái)估計(jì)OTUs數(shù)目的指數(shù)[33].可以看出，R1的Shannon，ACE和Chaol指數(shù)最大，Simpson指數(shù)最小，說(shuō)明填充自然土和陶粒的河岸帶R1的微生物豐度和多樣性相對(duì)大于R2和R3的微生物豐度和多樣性，這可能是由于腐殖土的復(fù)氧能力較好，使填料所處環(huán)境相對(duì)單一，致使其填料的微生物豐度和多樣性低于自然土河岸帶的填料微生物豐度和多樣性.

通過(guò)圖6可以知道3個(gè)樣本共列出了44個(gè)屬類(lèi)，包括檸檬酸桿菌屬（Citrobacter）、Gp6、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、甾類(lèi)桿菌屬（Steroidobacter）、Ohtaekwangia、Luteolibacter、浮霉?fàn)罹鷮伲≒lanctomyces）、小梨形菌屬（Pirellula）、Spa rto bacterin—genera_incertae_sedis、申氏桿菌屬（Shinella）、產(chǎn)黃菌屬（Flavobacterium）、綠膿桿菌（Pseudomonas）和Terrimonas等優(yōu)勢(shì)屬類(lèi).

在R1、R2和R3中，檸檬酸桿菌屬（Citrobacter）在R1中的比例達(dá)到1.32%. 該菌屬是異養(yǎng)反硝化菌屬的代表，其可利用水體中的有機(jī)物為電子供體將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)換為氣態(tài)氮[34].鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）相對(duì)豐度分別為4.53%、5.19%和2.25%，甾類(lèi)桿菌屬（ Steroidobacter）相對(duì)豐度分別為1.44%、2.20%和1.10%，Ohtaekwangia菌屬相對(duì)豐度分別為1.85%、2.39%和1.69%，Luteolibacter菌屬相對(duì)豐度分別為1.44%、1.67%和1.16%，它們廣泛存在于土壤中，主要對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解[35-3 7].R1中相關(guān)菌屬豐度小于R2，但是其對(duì)CODcr的去除率卻大于R2，主要是R2中腐殖土對(duì)有機(jī)物有釋放效果造成.

相關(guān)研究表明，水體中硝化作用相關(guān)菌屬主要包括：硝化桿菌屬（Nitrobacter）、亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）及亞硝化螺旋菌屬（Nitrosospira）[381.其中硝化桿菌屬（Nitrobacter）僅以0.02%的相對(duì)豐度存在于R1和R3中，含量極低.亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）僅以O(shè).O1%的相對(duì)豐度存在于R1中.亞硝化螺旋菌屬（Nitrosospira）在R1，R2和R3中的占比分別為0.34%、0.21%和0.12%.反硝化作用相關(guān)的菌屬主要包括Denitratisoma菌屬，Dechlo-romonas菌屬，陶厄氏菌屬（Thauera），檸檬酸桿菌屬（Citrobacter），Haliangium菌屬，Comamonadaceae菌屬和Chloroflexi菌屬[33].在R1、R2和R3中Denitratisoma菌屬相對(duì)豐度分別為OVo、0.02Vo和0.04%，Dechloromonas菌屬相對(duì)豐度分別為O%、0.05%和O.O1%，Thauera菌屬在R1、R2和R3中相對(duì)豐度分別為0.06%、0.06%和0.09%，而檸檬酸桿菌屬（Citrobacter）僅在R1中檢出（1.32%.R1、R2、R3中脫氮（包括硝化和反硝化）相關(guān)菌屬的比例合計(jì)分別為1.44%、0.24%和0.24%.莫拉氏菌屬、紅環(huán)菌屬、Accumulibater菌屬、菌膠團(tuán)、丙酸桿菌屬和Tetrasphaera菌屬等聚磷菌屬有在河岸帶填料和根系中未檢測(cè)到，只檢測(cè)到不動(dòng)桿菌屬（Acinetobacter），但其相對(duì)豐度較低，在R1、R2和R3中相對(duì)豐度分別為0.67%、0.56%和0.40%.

綜上，降解有機(jī)物相關(guān)菌屬在R1、R2和R3中比例均大于10%，但是硝化相關(guān)菌屬、反硝化相關(guān)菌屬以及聚磷相關(guān)菌屬卻均小于2%.由此初步推測(cè)，生態(tài)河岸帶對(duì)尾水中有機(jī)物的去除主要依靠其填料中的微生物降解和轉(zhuǎn)化作用，而對(duì)氮磷污染物的去除則主要依靠填料的截留吸附和植物的吸收作用.

3 結(jié)論

（1）在H/R=0.09 m³.m^-2.d^-1的水力負(fù)荷率條件下，采用不同填料種類(lèi)和配比的生態(tài)河岸帶對(duì)污水廠尾水的凈化效果具有差異，其中以自然土和陶粒分層填充的生態(tài)河岸帶對(duì)污染物（不包括NH4-N）的去除率顯著優(yōu)于其他生態(tài)河岸帶，且出水水質(zhì)更穩(wěn)定，其對(duì)TN、NH4-N、TP和CODcr的平均去除率能夠分別達(dá)到23.O%、49.5%、36.3%和25.6%.

（2）黑麥草通過(guò)吸收作用對(duì)尾水中N、P去除的平均貢獻(xiàn)率最高分別可以達(dá)到23.5%和22.6%，可見(jiàn)黑麥草對(duì)尾水中N、P去除的貢獻(xiàn)率相當(dāng)可觀.

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，含有沸石的生態(tài)河岸帶對(duì)水中NH4-N的去除效果最佳（58.2%），且該生態(tài)河岸帶中黑麥草的吸收對(duì)污水N、P去除貢獻(xiàn)率最高，所以后續(xù)研究中可以嘗試將沸石粉加入采用陶粒和自然土的生態(tài)河岸帶中，從而在強(qiáng)化NH4-N去除效果的同時(shí)促進(jìn)黑麥草對(duì)N、P的吸收.

（4）生態(tài)河岸帶的填料生物膜中去除有機(jī)物的菌屬為優(yōu)勢(shì)菌種（如鞘氨醇單胞菌屬），而脫氮除磷相關(guān)菌屬的占比則較?。摰c除磷相關(guān)菌屬的占比均不足2%），因此，生態(tài)河岸帶對(duì)尾水中有機(jī)物的去除主要依靠其填料中的微生物降解和轉(zhuǎn)化作用，對(duì)N、P的去除則主要依靠填料吸附和植物吸收作用.

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