人工湿地污水处理作为一种生态处理技术，具有投资低、运行费用省和运行耗能低的优势，已成功运用于养殖废水的处理.潜流人工湿地污水处理通常被分为水平潜流和垂直流，目前，高密度水产养殖业中产生的大量废水及其中所含的各类污染物和残留抗生素的处理受到越来越多的关注. 同时养殖过程中使用的抗生素残留在水环境中会诱导微生物产生抗药性，并有可能对水产品产生毒害作用.　

研究表明，水平潜流和垂直流人工湿地污水处理构造和水流方式的差别以及湿地内水力停留时间的长短，均易导致污水与填料接触时间、湿地内氧含量等的差异，从而影响到对污水中含氮污染物的去除效果.水平流拥有相对长距的流程，潜在的反硝化程度高，而垂直流湿地内部污水从表面流至底部时能够与氧较好地混合，硝化反应好且去除较多的有机物.

我国水产养殖业的迅速发展产生了大量的水产养殖废水.未经利用的饲料及水产品代谢物导致养殖废水中含有大量的含氮污染物，若不经处理肆意排放会造成周围水域富营养化。

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有学者在考察人工湿地污水处理对抗生素的去除效果时也发现，垂直流人工湿地污水处理优于水平流人工湿地污水处理.随着研究的深入，人们发现单一的水流方式不能同时提供好氧和厌氧的环境，所以构造复合人工湿地污水处理来提供不同的氧化还原状态以适宜硝化和反硝化的进行，进而改进净化污水的效果.

本研究分别构建了水平潜流和下行-上行复合垂直流两种构型的人工湿地污水处理装置，考察在不同工况下两个人工湿地污水处理对水产养殖废水中含氮污染物的去除效果和影响因素，并通过对微生物活性、代谢能力及细菌群落结构组成的研究阐明人工湿地污水处理构型对含氮污染物去除的差异，并进一步考察两个人工湿地污水处理对水产养殖常用抗生素的去除效果及影响因素，以期为人工湿地污水处理技术应用于水产养殖废水特征污染物的去除提供借鉴.

由于硝化、反硝化作用的速率有限，随着水力停留时间的减少，NO3--N的去除量明显降低.不同构型的人工湿地污水处理在高水力停留时间的工况下对NO3--N的去除效果均较好，水力停留时间为3 d及以上时，亚硝态氮去除率均大于95%.

人工湿地污水处理构型对含氮污染物去除的影响.个人工湿地污水处理对各类含氮污染物均有一定的去除效果，人工湿地污水处理对污染物的去除效果随停留时间的变化呈现出波动.水平潜流和复合垂直流人工湿地污水处理在各阶段内对各类含氮污染物的去除效果，从中可以发现人工湿地污水处理的构型对含氮污染物的去除效果具有较为明显的差异.

在总氮去除方面，当水力停留时间为3 d时，两个人工湿地污水处理的去除率均有下降，而当水力停留时间延长至3 d及更高时，两个人工湿地污水处理对TN的去除率均显著提升(P <0.05)，且去除率保持相对稳定的水平.两个人工湿地污水处理在水力停留时间为3 d时去除效果最好，去除率可分别达到53%和57%，且去除效果较为稳定。

人工湿地污水处理进水取自某水产养殖场的生产河道，两个装置并联运行，进水量由蠕动泵控制，全天34 h连续运行.在人工湿地污水处理系统稳定运行之后于3014年3月~9月进行试验，初设的水力停留时间为1 d，然后通过进水量的改变控制水力停留时间和水力负荷，根据不同的工况可将试验分为4个阶段，各阶段的运行参数如表 3所示，每阶段进行试验前均设有5~7 d的过渡期以确保人工湿地污水处理稳定运行.

NH4+-N主要通过微生物的硝化作用去除，与人工湿地污水处理内部的溶解氧浓度具有较大关系.当水力停留时间维持在3 d及以上时，水平潜流人工湿地污水处理内部的复氧条件相对不足，去除率有所降低，复合垂直流人工湿地污水处理内部则能够通过水流方式提高与氧的混合，较好地供氧能够促进微生物硝化反应的进行[11]，从而促进了NH4+-N的去除.当两个人工湿地污水处理运行稳定并维持水力停留时间为4 d一段时间后，分别在水平潜流人工湿地污水处理装置中的上层前部基质和复合垂直流人工湿地污水处理下行流的上层基质采样，每组样品均由宽度方向上多位点采集的基质均匀混合而成.采样后对基质中微生物的代谢特性与多样性及其中细菌的数量和结构组成进行分析.

两种人工湿地污水处理对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲唑和氟甲砜霉素，水力停留时间的延长有助于提高磺胺甲唑的去除率.说明通过改进人工湿地污水处理工艺、优化工艺参数可以促进养殖废水中含氮污染物和抗生素的去除.人工湿地污水处理对不同种类抗生素的去除机理较为复杂，后续拟通过稳定同位素示踪法、抗性基因检测等手段进一步揭示其机制.设置水力停留时间为3.4 d的试验结果相似.总的来说，复合垂直流对TN的去除率均高于水平潜流人工湿地污水处理，说明复合垂直流人工湿地污水处理的构型可以对TN的去除产生影响.

在NH4+-N去除方面，两个潜流人工湿地污水处理对NH4+-N的去除率均高于60%，当水力停留时间维持在3 d及以上时，复合垂直流人工湿地污水处理对NH4+-N的去除率显著高于水平流(P <0.05)，在水力停留时间为3 d时复合垂直流人工湿地污水处理的去除率最高可达到70%.在NO3--N去除方面，两个人工湿地污水处理的去除率差异不大.当水力停留时间为4 d时，两个人工湿地污水处理的去除率均在75%以上，且较为稳定; 水力停留时间降低时，两个人工湿地污水处理去除率均显著降低(P <0.05)，并且在水力停留时间为3 d达到最低.

人工湿地污水处理构型对湿地系统内微生物的影响.AWCD值反映了微生物群落对不同碳源代谢的总体情况，其变化速率反映了微生物的代谢活性.水平潜流人工湿地污水处理上层前部与复合垂直流人工湿地污水处理上层基质不同时间的AWCD值如所示.在这两个不同构型的人工湿地污水处理中，复合垂直流对碳源的利用程度高于水平潜流，微生物群落代谢功能的差异可能与不同构型湿地中溶解氧浓度和污染物内部降解规律有关.

本试验结果中水平流人工湿地污水处理相对较差的氧环境更有利于磺胺甲唑的去除，说明其在人工湿地污水处理中主要的去除途径是厌氧微生物降解， 同时在人工湿地污水处理中水力停留时间延长后，去除率提升，水平潜流人工湿地污水处理在水力停留时间为3 d时能够达到50%以上的去除率，氟甲砜霉素为氯霉素类抗生素，具有氟、氯多个卤代基团和苯环结构，研究者发现其在太阳光照射下不发生光解，且不易发生水解.

人工湿地污水处理构型对抗生素去除的影响.两个人工湿地污水处理对抗生素去除效果从中可知水产养殖废水进水中恩诺沙星、磺胺甲唑和氟甲砜霉素的平均浓度分别为75.36、97.07和556.47 ng ·L-1，其中氟甲砜霉素的浓度明显高于其他两种抗生素.人工湿地污水处理构型对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异：恩诺沙星的去除率明显大于磺胺甲唑和氟甲砜霉素，氟甲砜霉素的去除效果最差.水力停留时间对恩诺沙星和氟甲砜霉素的去除无显著影响(P >0.05)，而对磺胺甲唑的影响显著(P <0.05)，磺胺甲唑的去除率随着水力停留时间的增加有明显的升高，水平潜流人工湿地污水处理的去除率从4%升到59%，复合垂直流人工湿地污水处理从3%升到55%.

抗生素在人工湿地污水处理中的去除受光解、水解、植物吸附、填料吸附和微生物降解共同作用的影响.3种抗生素由于结构不同，其去除机制存在一定的差异.恩诺沙星为氟喹诺酮类抗生素，具有喹诺酮类的两个六元环拼合的双环结构并引入了氟原子，易发生光解、易被吸附但不易发生水解，由于潜流人工湿地污水处理中光解的作用可以忽略，试验结果表明其去除又与人工湿地污水处理构型、水力停留时间无关，说明其在人工湿地污水处理中主要通过填料的吸附作用被去除.磺胺甲唑为磺胺类抗生素，进入环境后降解较慢.

本试验研究表明进水中氟甲砜霉素浓度较高且性质较为稳定，说明氟甲砜霉素在常规人工湿地污水处理中难以被去除，有效的去除方法有待进一步研究.水平潜流人工湿地污水处理和下行-上行复合垂直流人工湿地污水处理可以去除水产养殖废水中的各类含氮污染物，其中复合垂直流因其水流方式可产生较好的溶解氧条件，基质中上层的微生物活性和多样性均较高，对污染物的去除效果相对较好，水力停留时间为3~4 d时对各类污染物的去除效果可达到最优.