固定化低温混合菌强化人工湿地低温污水净化的机制及其种群生态效应研究

Constructed wetland technology is a new technology of sewage treatment and developed in recent decades, which attracts attentions around the world. However, the plants in the constructed wetland system are withered basically, the number of microorganisms is reduced greatly, and the ability to metabolize exogenous substances is also reduced in winter. All these cause the deterioration of sewage treatment effluent or even no compliance. Therefore, this project intends to utilize the mixed low-temperature bacteria as the research object, the rice straw as biocarbon carrier, studying the adsorption and immobilization of mixed low-temperature bacteria, and the applications to the vertical flow of artificial wetlands. The aims of this project are to explore the mechanisms of microbial enhancing, migration transformation and degradation characteristics of pollutants in water, and the feasibility of applying to the wetland wastewater treatment is evaluated preliminarily. Exploring the ecological effects of indigenous microbes in rhizosphere soil of constructed wetland after inoculation of mixed low-temperature bacteria, and mastering and forecasting the information of soil ecosystem safety in constructed wetland, are of great significance to solve the increasingly serious problems of water pollution and water shortage in China.

人工湿地技术是国际上近几十年发展起来的一种倍受关注的污水处理新技术。但在冬季，人工湿地系统中的植物基本上枯萎死亡，微生物的数量大幅度减少，代谢外源物质的能力也随着降低，导致污水处理效果变差，甚至不达标。因此，本项目拟以低温菌混合菌群为研究对象，利用水稻秸秆生物碳为载体，研究载体对低温混合菌群的固定化，并将固定化低温混合菌剂应用到垂直流人工湿地的污水处理中，探讨微生物强化作用机制及污染物在水体中的迁移转化规律和降解特征，初步评价其应用于人工湿地污水处理的可行性；探索接种固定化低温混合菌群后人工湿地根际土壤中土著微生物的种群生态效应，从群落整体水平上掌握和预测人工湿地土壤生态系统安全性的信息，对于解决我国日益严重的水污染和缺水的问题有着十分重要的意义。

人工湿地技术是国际上近几十年发展起来的一种倍受关注的污水处理新技术。但在冬季，人工湿地系统中的植物基本上枯萎死亡，微生物的数量大幅度减少，代谢外源物质的能力也随着降低，导致污水处理效果变差，甚至不达标。本项目通过构建微生物菌群菌株（Psychrobacter TM-1、Sphingobacterium TM-2和Pseudomonas TM-3按1:1:1混合），并以6 %的 PVA 、2 %的SA和1.4%的生物炭为载体，制备固定化低温混合菌小球。将固定化小球投加到人工湿地，探究其对低温污水的处理效果，研究结果表明，固定化小球最佳投加量为20 g，其对污水中COD、NH4+-N、TN和TP的去除率分别可达84.98%、99.12%、99.56%和98.15%，且去除性能稳定。同时，在垂直潜流人工湿地的垂向沿程上，有机物的去除主要集中在布水管至布水管下的基质层内，尤其是颗粒性有机物在该基质层内去除效果更为明显。中浸润线高度下人工湿地处理系统中污水NH4+-N、TN、TP的去除效果最好，去除率分别可达99.15%、98.93%、97.57%，原因是此高度下的垂直流人工湿地实现了好氧-缺氧-厌氧的交替状态。以上实验结果表明该固定化菌群应用于人工湿地污水处理是可行性的。同时探索了接种固定化低温混合菌群后人工湿地根际土壤中土著微生物的种群生态效应，研究结果表明，投加固定化混合菌小球后，人工湿地中可培养细菌、真菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量均产生了显著影响(P<0.01)，且提高人工湿地土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶及脱氢酶活性。通过人工湿地土著微生物多样性分析表明，当固定化低温混合菌剂的投加量为20 g时，它促进了湿地中污水降解高效菌如Bacillus、Anaerobacillus、 Streptomyces 和RB41的生长，提高了污水处理效果。