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本研究通过构建3个泥龄分别为10、5、和3天的小试MBR，重点研究泥龄对MBR的运行效果、膜污染及微生物群落等方面的影响。同时对比了污水厂中MBR工艺和其他工艺反应器中微生物群落差异。
MBR对COD和NH+4-N的去除效果不受泥龄的影响。各泥龄MBR均可以去除95％～96％的COD和87％～90％的NH+4-N。反应器内非絮凝菌的含量随着泥龄的增加而增加。系统中活性微生物占总微生物的比例随泥龄的降低而增加，说明降低MBR泥龄可以增加其系统内微生物活性。
在泥龄3天的MBR最先发现有膜污染现象，膜污染速率随着泥龄的降低而增加。通过原子力显微镜(AFM)观察膜的表面形态特征发现清洗后膜表面粗糙系数(Ra)随着泥龄的降低而增加。MBR总阻力随着泥龄的降低而增加，膜污染层阻力(RF)是MBR内的主要阻力，其大小和在总阻力中所占的比例均随着泥龄的增加而降低。各泥龄MBR内污泥混合液中各组分膜污染修正指数MFIML、MFISS和MFISMP等均随着泥龄的升高而降低。各研究结果均表明经过化学清洗后仍有一些小粒径EPS或其他物质吸附在膜表面上并堵塞膜表面孔径。
在相同pH值的条件下，胞外聚合物(EPS)各组分提取含量均随阳离子交换树脂(CER)用量(30、70、100 g CER/g VSS)增加而增加，但趋势上有所不同。和pH值为7的中性条件相比，弱酸(pH=5)和弱碱(pH=9)条件对TOC、DNA和多糖的提取影响较小，但对蛋白质影响比较大。推导出了EPS提取参数模型及动力学模型CEPS(t)，该模型的最大作用在于可以大致估算试验中EPS的最大提取量及任一时间的EPS产量，并估算系统内总EPS浓度和树脂相对亲和系数κ等提取参数。通过对经典文献中数据进行复原和自身试验数据对模型进行拟合，结果表明拟合效果均较好。
MBR内EPS和溶解性微生物产物(SMP)各组分浓度均随着泥龄的增加而降低，同样也说明MBR的膜污染情况随着泥龄的增加而降低。各泥龄EPS及SMP分子量分布均有相同的趋势，EPS分子量分布呈双峰特征，主要是分子量大于30kDa和小于1KDa的物质，二者之和约占89％～92％。SMP的分子量分布呈单峰特征，主要是分子量小于1kDa的物质，约占62％～83％，泥龄3天的MBR内其小分子物质所占的比例最大，这同样也解释了低泥龄MBR膜污染较大的原因。通过HPLC—MS和Q—Tof大致探明了系统内EPS可能的物质结构。
PCR—DGGE结果表明各泥龄MBR中总细菌和氨氧化细菌均有相同的随时间变化特征。各反应器内均有不同种属的微生物随运行时间而出现或消失，而且其出现或消失的速度随着泥龄的降低而增加，微生物的Shannon多样性指数随着泥龄的降低而降低。Real—time PCR结果表明在反应器运行8天后，总细菌数量随着泥龄的增加而增加，但反应器稳定后各泥龄MBR内氨氧化细菌数量相差不大，这也很好的解释了为何各泥龄MBR对NH+4—N可以达到几乎相同的去除效果。克隆文库结果显示各泥龄MBR内总细菌的种群多样性Shannon指数、丰度及均匀度等指标均同样随着泥龄的增加而增加。各泥龄系统内存在着相同的氨氧化细菌种属。各泥龄反应器内优势菌大部分属于Betaproteobacteria。试验推测认为不同泥龄MBR中均有着一些“有效微生物”，这些微生物在废水处理中承担着主要作用。
Microarray作为一种实时、高效、准确的分子生物手段，可应用于废水处理中的微生物多样性研究。Microarray结果显示泥龄10天、5天和3天的MBR内分别含有1126，1031和954种微生物。Proteobacteria是所有泥龄MBR中数量最多的种属，占总种群数量的58.6％～62.4％左右。在不同泥龄MBR中，Gammaproteobacteria均是Proteobacteria中的优势种，占35.8％～41.1％左右，但含量一般并不高。Betaproteobacteria虽然种群数量较少，但其在相对荧光强度最高的前25种和50种微生物中所占比重最大。试验同时详细分析了同样占优势的Bacteroidetes、Firmicutes和Actinobacteria的种群结构和分布情况。通过对比各细菌的相对荧光强度，探明了不同泥龄MBR内相对浓度较高的细菌。MBR内氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌种群结构较丰富，Microarray检测到除了Nitrosolobus外的其他氨氧化细菌各种属，除了Nitriococcus外其他亚硝酸盐氧化细菌各种属均有不同细菌存在于各泥龄MBR系统中。Nitrosomonas是系统内的主要氨氧化细菌种属，而Nitrobacter是系统内主要的亚硝酸盐氧化细菌种属。并首次在活性污泥中检测有Nitrosococcus halophilus存在。
试验对比了不同污水厂内的总细菌、硝化细菌和反硝化细菌的种群差异。推测认为进水组成是影响系统内微生物种群结构的重要因素。若进水中的有机物组成和浓度在一定的范围内，MBR内的优势种一般是Proteobacteria。FISH结果表明各反应器内总细菌、β-氨氧化细菌和硝化杆菌的菌群密度均不同。各系统内均发现一定的反硝化细菌，表明各系统内污泥絮体中均有一定的表面好氧内部缺氧的微环境。