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本研究对复合式膜生物反应器(Composite Membrane, CMBR)和一体式膜生物反应器(Submerged Membrane, SMBR)在长期不排泥运行条件下的运行效果及污泥混合液特性进行了研究。在此基础上,利用PCR-TGGE(Polymerase Chain Reaction-Temperature Gradient Gel Electrophoresis)技术,以细菌16S rRNA引物进行V3高变异区域PCR扩增,再将PCR产物进行温度梯度凝胶电泳分离,获得表征污泥中微生物群落特征的DNA指纹图谱。研究了膜生物反应器中微生物群落结构的演替,以及填料对反应器中微生物群落结构的影响。研究结果表明:在长期不排泥运行条件下,控制HRT=6 h,DO=2.5 mg/L,pH=7.1~8.1,CMBR和SMBR对COD、氨氮和浊度的去除效果较为一致。两个反应器中COD平均去除率均大于95%;氨氮的平均去除率大于90%;浊度平均去除率大于99%。在去除TN方面CMBR要优于SMBR,CMBR中总氮的去除率比SMBR中高13%左右,说明反应器中填料的添加,有助于提高反应器的脱氮效果。研究考察两个反应器中污泥浓度(Mixed Liquor Suspended Solids, MLSS)、污泥粘度、污泥中值粒径、Zeta电位、SVI值、EPS(Extracellular Polymeric Substances)、有机物相对分子质量分布特征等污泥性质的变化。研究表明,填料的添加,使CMBR污泥混合液中MLSS低于SMBR,减缓膜污染。随着运行时间的增加,EPS中蛋白质与多糖的比例增大,且Zeta电位与混合液EPS中蛋白质与多糖的比例呈正相关,从而导致污泥的沉降性能下降,SVI值升高,膜过滤压差平均上升速率有所增加,膜过滤周期缩短。通过总细菌TGGE图谱UPGMA聚类分析表明可将反应器运行划分为三个阶段:接种期、驯化期、稳定期。两个反应器中变形菌门(Proteobacteria)的细菌所占比例较大。拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)微生物也以优势菌种在反应器中出现。在SMBR中放线菌门(Actinobacteria)种类较CMBR中多。通过主成分分析发现,反应器运行稳定后,两个反应器内污泥混合液的微生物群落结构较为相似,但与接种污泥有较大不同。α-Proteobacterium等微生物是四个样品所共有的,说明这类微生物适应能力较强;Sphingomonas sp.等微生物种群是接种污泥中的优势种,而在SMBR和CMBR运行稳定后,这些优势种都退化为非优势种;Saprospiraceaebacterium等微生物种群则由非优势种演变成优势种;Sphingobacterium mizutaii、Actinobacterium为填料污泥样品中特有的菌属。