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水体富营养化是当今我国水污染防治面临的主要问题。传统的脱氮除磷工艺在实际运行中存在碳源不足、硝化菌与聚磷菌的污泥龄矛盾、耗能高等问题,导致脱氮除磷效果差。双污泥反硝化聚磷-诱导结晶磷回收工艺(anaerobic-anoxic/nitrifying(A2N)-induced crystallization(IC) system,A2N-IC)不仅能够增强同步脱氮除磷效果,还能进行磷资源的回收,是一种新型的反硝化除磷工艺。本文结合反应器在不同进水水质和运行方式下除磷脱氮性能,基于分子生物学技术及系统发育分析方法对稳定运行的连续流A2N-IC系统与A2N-IC-SBR系统中反硝化聚磷污泥的种群多样性进行分析比对研究,并检测与掌握种群结构以及优势菌群随进水水质的变化规律。 对稳定运行的A2N-IC连续流装置中反硝化聚磷污泥的反硝化聚磷效果进行分析研究,反硝化聚磷菌与聚磷菌的比值为(78.91±8.78)%,说明系统中磷的去除以反硝化除磷为主,A2N-IC能够同时达到脱氮除磷的效果。 利用FISH(Fluorescence in situ hybridization,FISH)技术和RT-PCR(RealTime-PCR)技术对A2N-IC系统不同进水COD/TP、COD浓度及连续流/SBR运行方式下的反硝化聚磷污泥中主要的功能菌群进行定量分析。随着A2N-IC系统进水COD/TP升高,反硝化聚磷污泥中PAO(PhosphorusAccumulating Organisms,PAOs)相对丰度逐渐降低,说明减小系统进水COD/TP有利于提高A2N-IC除磷系统稳定性;当A2N-IC系统中进水COD负荷从250mg/L升高到300mg/L时,系统反硝化聚磷污泥中全细菌在全部微生物中所占比例从78%升高到86%,PAO丰度变化与GAO(glycogenaccumulating organisms,GAOs)丰度变化没有显著差异;连续流A2N-IC系统与A2N-IC-SBR系统中PAO丰度都占全细菌数量的70%以上,两种运行方式下TP去除率都在90%以上。在系统不同进水COD/TP、COD浓度、连续流/SBR运行方式下,PAO丰度在全细菌中所占比例都在70%以上,都属于系统中的优势菌属。GAO的丰度变化与PAO呈反向变化趋势,两者相互竞争碳源。在不同工况及运行方式下系统中红环菌属相对丰度大于11%,放线菌数相对丰度大于8%,属于反硝化聚磷菌的优势菌属。A2N-IC系统反硝化聚磷污泥中nirS型反硝化菌的相对丰度为46%-25%,nirK型反硝化菌的相对丰度为0.01%-0.0013%,所以系统中的反硝化菌以nirS型反硝化菌为主。 采用PCR-DGGE(denatured gradient gel electrophoresis,DGGE)技术对系统反硝化聚磷污泥中的群落结构进行研究,并对总细菌的优势菌属进行割胶回收、克隆测序后进行群落结构系统发育树分析,通过比对发现,获得的克隆子分中部分与已知PAO、DPAO、反硝化菌同源性为98%以上。测序结果为15个OTU(operational taxonomic unit, OTU),主要分布在变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿菌门(Chlorobi)和绿弯菌门(Chloroflexi)四个门类;其中变形菌门占54.1%为主要的优势菌属,主要为a、β、γ变形菌,其中β变形菌占全部变形菌的51.5%,A2N-IC系统反硝化聚磷污泥可能存在属于β变形菌的DPAO。 综上,在不同工况下A2N-IC系统的微生物群落结构存在差异。系统进水COD/TP较低时的反硝化聚磷菌更加丰富,同时能够取得更好的脱氮除磷效果;进水COD浓度在所研究的变化范围内对系统的微生物群落结构影响不大;A2N-IC连续流系统和A2N-IC-SBR系统虽都能取得良好的脱氮除磷效果,但两者微生物群落结构存在差异。