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城市污水管网作为城市污水系统的重要组成部分，传统意义上具有收集、输送城市生活污水、工业废水和雨水的功能，但近年来，人们发现污水经过长时间、长距离的输送过程中污水水质会发生不断的变化，而引起这种变化主要是由于污水管道生物膜的降解作用。论文建立了一套长1200m城市污水管网模拟管段，以模拟城市污水为研究对象，研究了管道中污水水质的沿程变化规律，并通过微小电极、扫描电镜及分子生物学技术研究了管网内壁微生物菌群沿程演替规律，分析评价了管网生物膜的pH、DO、厚度、结构及菌群构造变化情况，为城市污水管网中的微观变化提供了理论依据。在管径为25mm，流量为0.12±0.02m3/h，流速约为0.16m/s，充满度为0.6，温度为26±2℃的条件下进行模拟管段试验，保持管道中的溶解氧为0.1±0.05mg/L。结果表明管道中的溶解态有机物（SCOD）在流经1200m的管段后，平均去除率为34.0%；氮类污染物（TN）沿程平均去除率为12%，其变化主要是由于水中有机氮转化为NH3-N（NH3-N浓度沿程平均升高20.8%），以及反硝化作用造成的NO3-N转变为N2（NO3-N浓度平均降低了76.6%）；总磷的变化相对较小，与管道内相对稳定的缺氧环境有关；SO42-沿程呈现降低的趋势，平均去除率为23.1%。微小电极分析结果表明，管网生物膜的pH变化不大，DO沿程呈现降低的趋势，生物膜厚度在初期因较大水力冲刷作用导致沿程呈现增长趋势，在800m处达到顶峰，后段因缺乏易吸收营养物质，生物膜厚度明显降低。扫描电镜分析结果表明，管网生物膜结构沿程的变化较大，初始结构表面平整，沿程结构逐渐疏松。粗糙的生物膜结构增大了生物膜比表面积，有利于微生物生长发育，从而有效去除水中污染物质。通过PCR-DGGE生物检测技术研究了管网生物膜内的生物相，总细菌DGGE图谱表明在初始200m处管网生物膜中微生物菌群最为丰富，沿程菌群的相似性Cs值逐渐降低，表明管网内生物膜菌群沿程经过了一定的演替后，逐渐形成稳定菌群结构存在。总细菌DGGE图谱优势条带切胶测序和系统发育分析进一步表明，管网沿程拟杆菌属(Bacteroidetes)与明串珠菌属(Trichococcus)一直存在且量为最多，肠球菌属(Enterococcus)、硫单胞菌属(Thiomonas)以及芽孢杆菌属(Bacillu条带3)沿程逐渐减少，芽孢杆菌属(Bacillu)的条带8在400m处出现迅速增加随后1200m处又减少，枝芽孢菌属(Virgibacillus)与芽孢乳杆菌属(Pullulanibacillus)均有缓慢增加的趋势，Mesotoga属的嗜热菌属于新生菌群。硫酸盐还原菌DGGE图谱优势条带切胶测序和系统发育分析表明，管网沿程脱硫微菌属(Desulfomicrobium)与硫还原弧菌属(Desulfomicrobium)一直存在且量较多，脱硫叶菌属(Desulfobulbus)、脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)沿程呈现略微减少，脱硫菌属(Desulfomicrobium)呈缓慢增加趋势。