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随着城市化进程不断的发展,我国生活污水排放量逐年迅速增大,目前城市生活污水多采用好氧生物法进行处理,对污染物去除率较高,但占地面积大、建设成本和运行成本高。厌氧处理法是一种占地面积小、污泥产率系数低、运行维护简单且可以回收能源的技术。厌氧法在处理城市生活污水方面表现出明显优势,但在我国并未得到全面的应用,因此还需要进一步研究和开发。本实验采用自主设计的强化循环厌氧反应器(SCAR)处理模拟城市生活污水,试验主要研究温度和碱度对SCAR处理效能和污泥性质的影响,并通过高通量测序技术分析不同温度时颗粒污泥的微生物群落组成及其变化。本课题主要的研究成果如下所示:(1)研究温度改变对反应器运行的影响,结果表明,反应器运行温度为40±1℃,35±1℃,30±1℃,25±1℃,14-21℃时,COD去除率均为81%以上,表现出良好的处理效果;随着温度的降低,中间粒径(0.85~2mm)颗粒污泥比例逐渐增加,颗粒污泥脱氢酶活性和比产甲烷速率先升高后降低,胞外聚合物(EPS)则先降低后升高,低温时黏液层EPS(S-EPS)和紧密结合EPS(TB-EPS)含量明显增高。(2)研究低温条件下(7~18℃)进水碱度改变对反应器运行的影响,结果表明,进水碱度的适当降低并未使COD去除率随之下降,但是进一步降低时,COD去除率呈现降低趋势,出水VFA开始轻微积累,粒径?>2.4mm颗粒污泥大量解体,反应器出水中的污泥絮体较多。低温条件下颗粒污泥SMA与DHA均比较低,并随着进水碱度的降低而呈现下降趋势。污泥EPS含量随进水碱度降低而逐渐增加,EPS含量的升高主要是多糖PS增多导致,蛋白质PN含量并未发生较大变化。(3)微生物多样性分析表明,当温度30℃降至14℃时,反应器同一空间细菌多样性变化不大,古菌群落多样性有所增大。同一温度下主反应区细菌群落物种多样性大于强化反应区。细菌群落组成分析表明,不同温度条件下,反应器中拟杆菌门(Bacteroidete)和绿弯菌门(Chloroflexi)的始终处于优势地位,并保持较大相对丰度。古菌群落组成分析表明,不同温度条件下,优势菌种地位非常突出,均主要包括:甲烷鬓菌属(Methanosaeta)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)。(4)温度的降低对微生物菌落结构和空间分布具有明显影响。随着温度的降低,反应器内拟杆菌门(Bacteroidetes)的优势在逐渐降低,而硬壁菌门(Firmicutes)和KSB3_Modulibacteria相对丰度明显增加;绿弯菌门(Chloroflexi)在主反应区内优势地位逐渐降低,而强化反应区内则呈现相反趋势。温度降低使强化反应区内甲烷杆菌属(Methanobacterium)优势地位降低,优势菌种逐渐转变成甲烷鬓菌属(Methanosaeta)。