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浮萍垫层的下面根据氧含量的不同形成3个层:好氧层、兼氧层和厌氧层。
3个层中存在对应的好氧、兼氧、厌氧微生物群落。处理系统依靠浮萍和这些微生物共同完成对各项污染物的处理。由于浮萍没有庞大的根系,它不能通过根部向水中释放大量的氧气;并且浮萍垫层的形成也阻碍了空气中氧向水中扩散,因此浮萍塘的好氧层通常较浅,在浮萍垫层以下只有约10 cm深。再向下则是兼氧层和厌氧层。由于浮萍根系较小,为微生物提供附着的面积非常小,塘内的微生物主要是以悬浮状态存在。塘内有机物的降解主要通过微生物来完成。研究发现在塘中尽管好氧菌群可以降解一些有机物,但大部分有机物的降解是靠厌氧微生物群来完成的,浮萍塘可耐受的进水最大COD浓度约为300—500 mg/L。
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