好氧颗粒污泥作为多种微生物的聚集体,以生物密度高、代谢活性强、沉降性好、抗有毒有害物质冲击能力强而受到广泛关注。目前好氧颗粒污泥主要以易降解有机物为碳源培养得到,虽然其在去除一般有机物、脱氮除磷方面显示良好的特性,但很难用于去除难降解有机物。本研究以2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)为目标难降解有机物,以利用易降解碳源培养至半成熟化的好氧颗粒污泥为对象,分别探索了细胞强化和基因强化对好氧颗粒污泥功能的定向构建与调控作用。首先筛选并荧光标记2,4-D高效降解菌和高效絮凝菌,并培养半成熟好氧颗粒污泥,然后利用标记后的2,4-D降解菌Achromobacter sp.-gfp、2,4-D降解菌Achromobactet sp.-red、絮凝菌Bacillus pumilus-gfp、携带有2,4-D降解质粒pJP4的基因工程菌P.putida SM1443::gfp2x(pJP4::dsRed)分别对培养好的半成熟好氧颗粒污泥进行强化,研究SBR系统在2,4-D长期存在情况下(220d)对目标难降解有机物的去除情况和颗粒性能与形态的变化。结果表明:　　 (1)通过mini-Tn7转座子系统将荧光蛋白基因插入2,4-D降解菌Achromobacter sp.、絮凝菌Bacillus pumilus的染色体上,标记后菌株Achromobacter sp.-gfp、Bacillus pumilus-gfp能稳定表达绿色荧光,菌株Achromobacter sp.-red能稳定表达红色荧光,菌株标记前后生长特性、降解特性(絮凝特性)基本一致。基于Tn7的插入标记方法可以实现跟踪检测生物处理系统中的特异微生物。　　 (2)利用标记后的2,4-D降解菌Achromobacter sp.-gfp或者基因工程菌P.putidaSM1443::gfp2x(pJP4::dsRed)对半成熟的好氧颗粒污泥进行强化,运行5天可以获得降解2,4-D的颗粒,在进水2,4-D浓度为14～564mg/L、进水COD浓度为385～1171mg/L,的情况下,长期运行(220天)2,4-D去除率为99％～100％,COD平均去除率为87.5％。随着运行时间的增加,颗粒对2,4-D的降解能力增强,比降解速率变大。2,4-D浓度的上升并转换为唯一碳源运行对颗粒的结构产生一定破坏作用,但经过调整后颗粒能重新聚集生长,获得良好的形态结构和沉降性能。CLSM检测表明投加的Achromobactersp.-gfp长期存在于系统中,质粒pJP4成功转移到好氧颗粒污泥中形成接合子。　　 (3)利用标记后的2,4-D降解菌Achromobacter sp.-red和絮凝菌Bacillus pumilus-gfp共同对半成熟的好氧颗粒污泥进行强化,能快速启动系统对2,4-D的降解,运行第1天即可获得降解2,4-D的颗粒,运行第2周期进水2,4-D在2h内被降解73％。　　 (4)与细胞强化系统和对照系统相比,基因强化系统有更强的2,4-D降解能力,基因强化系统能更快适应2,4.D为唯一碳源的环境,能更快获得具有良好形态和结构的颗粒,有更丰富的生物相。由于质粒水平转移,基因强化系统表现出更强的抗有毒有害物质的能力和适应能力。　　 (5)基于生物强化的方法可以对好氧颗粒污泥功能进行调控。