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氮、磷是引起水体富营养化的主要元素，去除废水中氮、磷等元素经济有效的方法依然是生物法（Bio-nutrients removal, BNR）；但是目前国内外研究者更着重于开发废水中碳、氮、磷等资源的回收利用，发展可持续性的废水治理与资源回收的新工艺。本课题组研发了碳源调控磷回收强化生物脱氮除磷工艺（BBNR-CPR）可以实现碳源和磷源的资源化回收利用。该系统运行过程，主体反应器在实现采用生物膜法蓄磷/回收磷，通过补充外加碳源大幅刺激生物蓄磷反应器的释磷量的同时，在生物膜内贮存胞内碳源（聚羟基烷酸酯），为后续脱氮除磷过程提供补充碳源，做到“一碳双用”。 由于季节性温度变化引发的冬季污水处理厂出水水质不达标是目前市政污水处理厂运行中普遍面临的难题。而本课题组通过重复性实验发现，采用BBNR-CPR工艺，反应器可以在冬天条件下稳定运行；由于PHA是细菌等在营养物失衡调节下合成的胞内能量贮存性物质，可在细胞应对有毒、辐射、低温等环境中提供能量。此外，生物膜工艺微生物合成的胞外多聚物（EPS）的含量远高于活性污泥工艺。有鉴于此，本文旨在研究温度对碳源调控/磷回收强化脱氮除磷系统（BBNR-CPR）脱氮除磷的影响，并得到以下结果：
（1）研究温度对BBNR-CPR反应器脱氮除磷的影响。连续监测 反应器经过常温、中温和低温阶段，发现反应器在常温条件（22±2）℃，氨氮平均去除率达到了 9 6%±5%，总氮平均去除率 6 5%±11%；而
在低温条件（12±2）℃氨氮平均去除率为 81%±12%，总氮的平均去除率为59%±11%；总磷基本不受温度影响，总磷平均去除率为91%±6%。实验中还发现，通过碳源调控磷回收的运行模式，可以增强反应器的脱氮除磷效果，在反应器磷回收周期内，磷回收后的脱氮除磷效果明显优于磷回收前。
（2）研究温度对BBNR-CPR反应器中的生物膜内细胞胞外聚合物（EPS）含量的影响。发现随着温度的降低，BBNR-CPR反应器内的 EPS 随着温度的降低而升高，而且低温条件下的生物膜内多糖含量升高得最快，但生物膜 EPS 的蛋白质含量仍然高于其多糖含量。通过透射电镜观察好氧末低温条件下的细胞形态，生物膜内自养和异养细菌的细胞壁表面有形成且明显可见的 TB-EPS，厚度为 0.14 um和0.25 um。
（3）研究 BBNR-CPR 反应器生物膜合成聚羟基烷酸酯（PHA）的种类和数量。通过对反应器磷回收前后的实验数据分析、采用反应器生物膜在不同温度与碳源条件下的间歇实验发现，BBNR-CPR 反应器合成P HA的种类受碳源的影响，用丙酸钠作为碳源时，生物膜易合成聚羟基戊酸酯（PHV）；而用乙酸钠作为碳源时，生物膜易合成聚羟基丁酸酯（PHB）；生物膜合成PHA和消耗PHA的量受温度的影响，在相同的碳源和反应时间下，低温合成的P HA和消耗P HA的量均低于常温。通过透射电镜观察低温好氧末细胞形态，可以发现除磷菌体内贮存了大量的聚磷颗粒和过量的P HA。
（4）采集反应器低温条件下获得的生物膜，用它们进行间歇实验探究预贮存P HA的混合菌群耐低温特性。发现生物膜预贮存P HA的混合菌群可以减缓温度对菌群脱氮除磷的影响；通过分析温度和P HA 含量对营养元素去除率的皮尔逊关系，发现生物膜对营养元素的去除率与P HA含量显著相关。
（5）通过16s RNA手段检测分析BBNR-CPR不同温度阶段生物膜内微生物菌群分布特征。发现了随着温度不断降低，反应器生物膜内具有脱氮除磷功能的菌属Candidatus_Competibacter，Thauera， Candidatus_Accumulibacter，Run-SP154 ，Candidatus_Nitrotoga被大量富集；根据已有文献，发现这些菌属都具有合成和贮存PHA的能力，说明选择性富集能够合成贮存P HA的能力的硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌和聚糖菌是反应器生物膜内（自养、异养）混合菌群在应对温度下降这一环境因素影响时的重要生存策略。
（1）研究温度对BBNR-CPR反应器脱氮除磷的影响。连续监测 反应器经过常温、中温和低温阶段，发现反应器在常温条件（22±2）℃，氨氮平均去除率达到了 9 6%±5%，总氮平均去除率 6 5%±11%；而
在低温条件（12±2）℃氨氮平均去除率为 81%±12%，总氮的平均去除率为59%±11%；总磷基本不受温度影响，总磷平均去除率为91%±6%。实验中还发现，通过碳源调控磷回收的运行模式，可以增强反应器的脱氮除磷效果，在反应器磷回收周期内，磷回收后的脱氮除磷效果明显优于磷回收前。
（2）研究温度对BBNR-CPR反应器中的生物膜内细胞胞外聚合物（EPS）含量的影响。发现随着温度的降低，BBNR-CPR反应器内的 EPS 随着温度的降低而升高，而且低温条件下的生物膜内多糖含量升高得最快，但生物膜 EPS 的蛋白质含量仍然高于其多糖含量。通过透射电镜观察好氧末低温条件下的细胞形态，生物膜内自养和异养细菌的细胞壁表面有形成且明显可见的 TB-EPS，厚度为 0.14 um和0.25 um。
（3）研究 BBNR-CPR 反应器生物膜合成聚羟基烷酸酯（PHA）的种类和数量。通过对反应器磷回收前后的实验数据分析、采用反应器生物膜在不同温度与碳源条件下的间歇实验发现，BBNR-CPR 反应器合成P HA的种类受碳源的影响，用丙酸钠作为碳源时，生物膜易合成聚羟基戊酸酯（PHV）；而用乙酸钠作为碳源时，生物膜易合成聚羟基丁酸酯（PHB）；生物膜合成PHA和消耗PHA的量受温度的影响，在相同的碳源和反应时间下，低温合成的P HA和消耗P HA的量均低于常温。通过透射电镜观察低温好氧末细胞形态，可以发现除磷菌体内贮存了大量的聚磷颗粒和过量的P HA。
（4）采集反应器低温条件下获得的生物膜，用它们进行间歇实验探究预贮存P HA的混合菌群耐低温特性。发现生物膜预贮存P HA的混合菌群可以减缓温度对菌群脱氮除磷的影响；通过分析温度和P HA 含量对营养元素去除率的皮尔逊关系，发现生物膜对营养元素的去除率与P HA含量显著相关。
（5）通过16s RNA手段检测分析BBNR-CPR不同温度阶段生物膜内微生物菌群分布特征。发现了随着温度不断降低，反应器生物膜内具有脱氮除磷功能的菌属Candidatus_Competibacter，Thauera， Candidatus_Accumulibacter，Run-SP154 ，Candidatus_Nitrotoga被大量富集；根据已有文献，发现这些菌属都具有合成和贮存PHA的能力，说明选择性富集能够合成贮存P HA的能力的硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌和聚糖菌是反应器生物膜内（自养、异养）混合菌群在应对温度下降这一环境因素影响时的重要生存策略。