“塘+湿地”耦合系统净化再生水补给低C/N河湖水体的效能及机制研究

构建了针对再生水补给低C/N河湖水体的“释碳塘⁃水平潜流人工湿地⁃沉水植物塘”耦合生态净化系统,以北运河上游沙河水库为研究对象,研究了该耦合系统对主要污染物TN、TP和CODCr的净化效能,并采用高通量测序技术解析了各单元微生物群落分布特征.结果表明,耦合生态系统稳定运行后出水中TP、TN和CODCr的浓度分别为(0.07±0.03),(1.41±1.06)和(18.51±6.97)mg·L^-1,其中,TP和CODCr可稳定达到《我国地表水环境质量标准》(GB3838—2002)地表IV类水(湖库)标准,TN达标率为73%.10月下旬后出水中TN不达标主要是由于温度降低导致反硝化细菌活性降低以及进水中C/N降低导致.本耦合系统可强化沙河水库中氮素的去除,不仅体现在释碳床的加入可补充湿地反硝化所需碳源,且自身的“夹心结构”可在内部实现缺氧环境,有利于反硝化的发生.加入释碳床前后,释碳塘和水平潜流人工湿地对TN的去除率分别由23.1%±27.3%和38.3%±21.6%提高至25.3%±19.4%和47.4%±15.6%.微生物群落分析结果表明,运行过程中释碳床内部微生物优势菌属由嗜氢菌属和淀粉发酵菌属转变为纤维素降解菌属.耦合系统各单元优势菌属差异较大,其中节杆菌属(Arthrobacter)在3个单元均为优势菌属.