城镇污水处理厂尾水人工湿地处理技术与微生物作用

微生物转化是人工湿地脱氮的主要途径，占其总去除量的60%以上。传统的微生物脱氮主要由硝化作用和反硝化作用两部分组成。硝化反应是指在有氧条件下，亚硝化细菌和硝化细菌将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮。整个硝化反应过程分为两步，第一步在严格好氧条件下由亚硝酸细菌将铵根离子氧化为亚硝酸根离子，第二步在兼性化能无机营养细菌即亚硝酸氧化菌参与下将亚硝酸根离子氧化为硝酸根离子，需利用各种形式的无机碳作为碳源。在这个过程中，微生物数量、温度、pH、游离氨浓度、无机碳源、碳氮比、溶解氧浓度等因素均会影响硝化反应的发生。

反硝化反应是指在厌氧条件下，异养反硝化细菌以有机碳源为电子供体，将硝化过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐进一步转化为氮气，从而将氮彻底从湿地中去除。反硝化细菌为兼性菌，多为化学异养型菌。当有氧气存在时，反硝化细菌氧化分解有机物，供自身生长。当无氧气存在时，反硝化细菌利用和作为电子受体，有机物则作为碳源提供电子供体。

与硝化和反硝化作用相关的微生物功能基因主要有氨单氧酶（amo A）、膜结合硝酸还原酶（nar G）、含铜亚硝酸还原酶（nir K）、含cd1的亚硝酸还原酶（nir S）和一氧化氮还原酶（nos Z）。在处理污水处理厂尾水的人工湿地基质中，nir S是主要的反硝化功能基因，其丰度在109～108copies/g。(www.xing528.com)

除了传统的硝化和反硝化过程外，厌氧氨氧化反应也是人工湿地中脱氮的重要途径。厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，以铵根离子为电子供体、亚硝酸根离子为电子受体、氮气为终产物的微生物化学反应。参与厌氧氨氧化反应的细菌直径在0.8～1.1μm，形态多样，属革兰氏阴性菌，是分支较深的一种细菌，属于浮霉状菌目（Planctomycetales）的厌氧氨氧化菌科。目前文献报道的厌氧氨氧化菌共有十几种，隶属于5个属。