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人工濕地污水處理作為一種生態處理技術，具有投資低、運行費用省和運行耗能低的優勢，已成功運用于養殖廢水的處理.潛流人工濕地污水處理通常被分為水平潛流和垂直流，目前，高密度水產養殖業中產生的大量廢水及其中所含的各類污染物和殘留抗生素的處理受到越來越多的關注. 同時養殖過程中使用的抗生素殘留在水環境中會誘導微生物產生抗藥性，并有可能對水產品產生毒害作用.　

研究表明，水平潛流和垂直流人工濕地污水處理構造和水流方式的差別以及濕地內水力停留時間的長短，均易導致污水與填料接觸時間、濕地內氧含量等的差異，從而影響到對污水中含氮污染物的去除效果.水平流擁有相對長距的流程，潛在的反硝化程度高，而垂直流濕地內部污水從表面流至底部時能夠與氧較好地混合，硝化反應好且去除較多的有機物.

我國水產養殖業的迅速發展產生了大量的水產養殖廢水.未經利用的飼料及水產品代謝物導致養殖廢水中含有大量的含氮污染物，若不經處理肆意排放會造成周圍水域富營養化。

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有學者在考察人工濕地污水處理對抗生素的去除效果時也發現，垂直流人工濕地污水處理優于水平流人工濕地污水處理.隨著研究的深入，人們發現單一的水流方式不能同時提供好氧和厭氧的環境，所以構造復合人工濕地污水處理來提供不同的氧化還原狀態以適宜硝化和反硝化的進行，進而改進凈化污水的效果.

本研究分別構建了水平潛流和下行-上行復合垂直流兩種構型的人工濕地污水處理裝置，考察在不同工況下兩個人工濕地污水處理對水產養殖廢水中含氮污染物的去除效果和影響因素，并通過對微生物活性、代謝能力及細菌群落結構組成的研究闡明人工濕地污水處理構型對含氮污染物去除的差異，并進一步考察兩個人工濕地污水處理對水產養殖常用抗生素的去除效果及影響因素，以期為人工濕地污水處理技術應用于水產養殖廢水特征污染物的去除提供借鑒.

由于硝化、反硝化作用的速率有限，隨著水力停留時間的減少，NO3--N的去除量明顯降低.不同構型的人工濕地污水處理在高水力停留時間的工況下對NO3--N的去除效果均較好，水力停留時間為3 d及以上時，亞硝態氮去除率均大于95%.

人工濕地污水處理構型對含氮污染物去除的影響.個人工濕地污水處理對各類含氮污染物均有一定的去除效果，人工濕地污水處理對污染物的去除效果隨停留時間的變化呈現出波動.水平潛流和復合垂直流人工濕地污水處理在各階段內對各類含氮污染物的去除效果，從中可以發現人工濕地污水處理的構型對含氮污染物的去除效果具有較為明顯的差異.

在總氮去除方面，當水力停留時間為3 d時，兩個人工濕地污水處理的去除率均有下降，而當水力停留時間延長至3 d及更高時，兩個人工濕地污水處理對TN的去除率均顯著提升(P <0.05)，且去除率保持相對穩定的水平.兩個人工濕地污水處理在水力停留時間為3 d時去除效果最好，去除率可分別達到53%和57%，且去除效果較為穩定。

人工濕地污水處理進水取自某水產養殖場的生產河道，兩個裝置并聯運行，進水量由蠕動泵控制，全天34 h連續運行.在人工濕地污水處理系統穩定運行之后于3014年3月~9月進行試驗，初設的水力停留時間為1 d，然后通過進水量的改變控制水力停留時間和水力負荷，根據不同的工況可將試驗分為4個階段，各階段的運行參數如表 3所示，每階段進行試驗前均設有5~7 d的過渡期以確保人工濕地污水處理穩定運行.

NH4+-N主要通過微生物的硝化作用去除，與人工濕地污水處理內部的溶解氧濃度具有較大關系.當水力停留時間維持在3 d及以上時，水平潛流人工濕地污水處理內部的復氧條件相對不足，去除率有所降低，復合垂直流人工濕地污水處理內部則能夠通過水流方式提高與氧的混合，較好地供氧能夠促進微生物硝化反應的進行[11]，從而促進了NH4+-N的去除.當兩個人工濕地污水處理運行穩定并維持水力停留時間為4 d一段時間后，分別在水平潛流人工濕地污水處理裝置中的上層前部基質和復合垂直流人工濕地污水處理下行流的上層基質采樣，每組樣品均由寬度方向上多位點采集的基質均勻混合而成.采樣后對基質中微生物的代謝特性與多樣性及其中細菌的數量和結構組成進行分析.

兩種人工濕地污水處理對恩諾沙星的去除效果優于磺胺甲唑和氟甲砜霉素，水力停留時間的延長有助于提高磺胺甲唑的去除率.說明通過改進人工濕地污水處理工藝、優化工藝參數可以促進養殖廢水中含氮污染物和抗生素的去除.人工濕地污水處理對不同種類抗生素的去除機理較為復雜，后續擬通過穩定同位素示蹤法、抗性基因檢測等手段進一步揭示其機制.設置水力停留時間為3.4 d的試驗結果相似.總的來說，復合垂直流對TN的去除率均高于水平潛流人工濕地污水處理，說明復合垂直流人工濕地污水處理的構型可以對TN的去除產生影響.

在NH4+-N去除方面，兩個潛流人工濕地污水處理對NH4+-N的去除率均高于60%，當水力停留時間維持在3 d及以上時，復合垂直流人工濕地污水處理對NH4+-N的去除率顯著高于水平流(P <0.05)，在水力停留時間為3 d時復合垂直流人工濕地污水處理的去除率最高可達到70%.在NO3--N去除方面，兩個人工濕地污水處理的去除率差異不大.當水力停留時間為4 d時，兩個人工濕地污水處理的去除率均在75%以上，且較為穩定; 水力停留時間降低時，兩個人工濕地污水處理去除率均顯著降低(P <0.05)，并且在水力停留時間為3 d達到最低.

人工濕地污水處理構型對濕地系統內微生物的影響.AWCD值反映了微生物群落對不同碳源代謝的總體情況，其變化速率反映了微生物的代謝活性.水平潛流人工濕地污水處理上層前部與復合垂直流人工濕地污水處理上層基質不同時間的AWCD值如所示.在這兩個不同構型的人工濕地污水處理中，復合垂直流對碳源的利用程度高于水平潛流，微生物群落代謝功能的差異可能與不同構型濕地中溶解氧濃度和污染物內部降解規律有關.

本試驗結果中水平流人工濕地污水處理相對較差的氧環境更有利于磺胺甲唑的去除，說明其在人工濕地污水處理中主要的去除途徑是厭氧微生物降解， 同時在人工濕地污水處理中水力停留時間延長后，去除率提升，水平潛流人工濕地污水處理在水力停留時間為3 d時能夠達到50%以上的去除率，氟甲砜霉素為氯霉素類抗生素，具有氟、氯多個鹵代基團和苯環結構，研究者發現其在太陽光照射下不發生光解，且不易發生水解.

人工濕地污水處理構型對抗生素去除的影響.兩個人工濕地污水處理對抗生素去除效果從中可知水產養殖廢水進水中恩諾沙星、磺胺甲唑和氟甲砜霉素的平均濃度分別為75.36、97.07和556.47 ng ·L-1，其中氟甲砜霉素的濃度明顯高于其他兩種抗生素.人工濕地污水處理構型對抗生素的去除效果相差不大，但不同抗生素的去除效果存在一定的差異：恩諾沙星的去除率明顯大于磺胺甲唑和氟甲砜霉素，氟甲砜霉素的去除效果最差.水力停留時間對恩諾沙星和氟甲砜霉素的去除無顯著影響(P >0.05)，而對磺胺甲唑的影響顯著(P <0.05)，磺胺甲唑的去除率隨著水力停留時間的增加有明顯的升高，水平潛流人工濕地污水處理的去除率從4%升到59%，復合垂直流人工濕地污水處理從3%升到55%.

抗生素在人工濕地污水處理中的去除受光解、水解、植物吸附、填料吸附和微生物降解共同作用的影響.3種抗生素由于結構不同，其去除機制存在一定的差異.恩諾沙星為氟喹諾酮類抗生素，具有喹諾酮類的兩個六元環拼合的雙環結構并引入了氟原子，易發生光解、易被吸附但不易發生水解，由于潛流人工濕地污水處理中光解的作用可以忽略，試驗結果表明其去除又與人工濕地污水處理構型、水力停留時間無關，說明其在人工濕地污水處理中主要通過填料的吸附作用被去除.磺胺甲唑為磺胺類抗生素，進入環境后降解較慢.

本試驗研究表明進水中氟甲砜霉素濃度較高且性質較為穩定，說明氟甲砜霉素在常規人工濕地污水處理中難以被去除，有效的去除方法有待進一步研究.水平潛流人工濕地污水處理和下行-上行復合垂直流人工濕地污水處理可以去除水產養殖廢水中的各類含氮污染物，其中復合垂直流因其水流方式可產生較好的溶解氧條件，基質中上層的微生物活性和多樣性均較高，對污染物的去除效果相對較好，水力停留時間為3~4 d時對各類污染物的去除效果可達到最優.