近日,我院2020级硕士研究生付修政在“泥鳅缓解垂直流人工湿地堵塞效果”的研究中取得了重要进展。以“Performance of loach to reduce clogging matter in vertical-flow constructed wetlands: Hydraulic evaluation and metabolic processes”为题的论文发表在国际期刊Chemical Engineering Journal(SCI一区TOP,IF=13.3)。青岛大学为第一作者单位,付修政硕士为第一作者,团队崔育倩副教授、于政达副教授为通讯联系人。此研究得到了国家自然科学基金(32101302),山东省自然科学基金(ZR2022MB056),及山东省高校青年创新科技支撑计划项目(DC2000000961,高效城市污水处理与回用技术)的资助。
微生物过量分泌的胞外聚合物质(EPS)会导致人工湿地堵塞,这是人工湿地长期稳定运行面临的主要挑战。该研究深入探究了泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)缓解人工湿地堵塞的水力评价和代谢过程。研究结果表明:(1)泥鳅降低了基质层堵塞物的含量,提高了系统的水力性能。泥鳅系统使沙石层初始孔隙度分别提高了11.52%、25.11%和28.15%,砾石层初始孔隙度分别提高了15.49%、15.85%和13.83%。此外,泥鳅还增加了实际和理论水力停留时间(HRT),加强了不同层之间的连通性,减少了系统的“死区”面积。(2)EPS组分分析结果表明,每条泥鳅每天的EPS去除量为36.64 mg·L-1,其中S-EPS、LB-EPS和TB-EPS去除量分别为21.80、8.02和6.82 mg·L-1。泥鳅通过直接进食以及与微生物之间的间接配合有效降低了EPS中多糖和蛋白质的含量,提高了腐植酸和核酸的比例。堵塞物的特性分析进一步证实,泥鳅降低了酪氨酸和色氨酸的荧光基团含量及EPS大分子中蛋白质或多肽物质的比例。(3)泥鳅提高了沙石层中脱氢酶、乙酸酯氧化酶的活性及绿菌科(Chlorobiaceae)的相对丰度,从而促进了微生物代谢和堵塞物的水解。同时,泥鳅还增加了砾石层中气单胞菌科(Aeromonadaceae)、红环菌科(Rhodocyclaceae)和嗜氢菌科(Hydrogenophilaceae)等反硝化微生物的相对丰度,增强了系统的反硝化过程,有利于污染物转化和堵塞物质降解。综上所述,该研究系统的评估了泥鳅在缓解人工湿地堵塞中的生态友好策略,为改善人工湿地的长期稳定运行提供了新的思路和方法。