摘要
水体疏浚底泥堆放不仅会占据土地资源也会给环境带来二次污染的风险。因此，实现水体底泥科学合理处置是一个迫切而重要的问题。污水处理厂尾水残留的N、P排放对水体水质存在一定的风险。围绕水体底泥资源化利用与尾水深度处理，本课题提出制备水体底泥基填料并构建曝气硝化一反硝化两级垂直流湿地对于污水处理厂尾水进行深度脱氮处理，探究不同调控因子对于两级垂直流湿地强化污染物去除性能的影响，探索两级垂直流湿地运行长期稳定性。主要研究内容和结论如下: (1)制备水体底泥基填料，在不同温度不同配比下进行BET表征，探明温度和材料组成对于填料特性的影响。在烧制温度为800℃、配比为底泥∶沸石粉∶淀粉=40g∶40g∶6g,比表面积和总孔体积最大，分别为8.98 m2/g和0.05 cm3/g。该制作条件下属于介孔材料，是一种内外表面疏松多孔的人工湿地填料。 (2)对于曝气硝化垂直流湿地脱氮性能研究中，设定调控因子为水力停留时间、曝气量、进水NO3--N浓度、进水次氯酸钠浓度，探明系统内COD、NH4+-N、TN、TP去除和N转化的影响。在HRT=12 h时对于COD和NH4+-N有最佳去除效率，TP在HRT=36 h出水平均浓度最低;在曝气量为3.5 L/min时，COD和NH4+-N出水平均浓度最低，该阶段TN出水趋势平稳，曝气量为4 L/min时，TP去除效果最优;不同进水NO3--N浓度下，COD去除效果理想，TN出水浓度呈现增长趋势，系统内对于TN去除有抑制作用，各阶段TP去除效率无显著性差异;在投加次氯酸钠考察中，相比于最佳调控因子运行条件下COD浓度升高，TP去除效率下降，在NaClO=5 mg/L对于湿地系统影响最大。对于反硝化垂直流湿地脱氮性能研究中，以曝气硝化垂直流湿地稳定运行出水为对象，设定调控因子为水力停留时间、碳氮比、温度，探明系统内COD、NO3--N、TN、TP去除和N转化的影响。反硝化垂直流湿地在HRT=24 h时对于TN去除效率最优为53.58％,COD、TP在HRT=12 h去除效果最佳;外加碳源阶段COD去除效率呈现递减趋势，在C∶N=9∶1时出水TN有最佳去除效率为91.05％,该阶段TP去除效率最优;在温度考察中，COD去除效果不佳，低温有利于TP去除，在T=30℃时，TN平均去除效率最高为95.24％。曝气硝化—反硝化两级垂直流湿地稳定运行阶段，两级湿地对于污染物有很好的去除效果，COD平均去除效率为50.55％,TN平均去除效率为96.58％,TP平均去除效率为76.81％。 （3）系统内部整体上微生物的物种总数增加，物种多样性下降。两级湿地在门分类水平上，占比最多的是Proteobacteria、Bacteroidetes。在属水平上，在两级湿地填料层微生物与原始污泥微生物相比均有新增脱氮优势菌属，Chryseolinea、Nitrospira在曝气硝化垂直流湿地填料层占比为6.71％、7.09％。Azohydromonas在反硝化垂直流湿地填料层占比为5.09％。两级湿地植物叶片N、P、MDA和fPro含量与移栽前相比均有升高，曝气硝化垂直流湿地和反硝化垂直流湿地内部含N量分别为11.08 mg/g,9.45 mg/g;含P量分别为1.14 mg/g、0.88 mg/g;MDA 含量分别为 30.62 nmol/mL、26.17 nmol/mL;fPro 含量分别为5.93 μg/mL、5.51 μg/mL。植物对于尾水中污染物质的胁迫均有较强的适应性。 本研究紧扣污水处理厂尾水深度脱氮研究，成功制备水体底泥基填料应用于人工湿地中，探明了曝气硝化—反硝化两级垂直流湿地污染物去除过程和脱氮性能，为人工湿地对于尾水深度脱氮的可行性和稳定性运行提供了理论依据。
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