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SBR反应系统的应用越来越普遍,为进一步提高其处理效率,本文提出在SBR反应体系再外加一个磁场来提高其运行性能。研究了不同磁场强度对SBR反应系统污染物降解效率的影响,采用MiSeq高通量测序技术解析了磁场条件下活性污泥微生物群落多样性变化,并运用宏基因组测序技术深入解析活性污泥微生物群落及功能变化。主要研究结果如下:(1)磁场的加入在一定程度上提高了SBR系统的运行性能,且在700GS磁场强度下效果最明显。其中,外加磁场对SBR反应系统中总氮去除效果的影响显著,在700GS时脱氮率从无磁场的65.69%提高到85.98%。外加磁场显著提高了污泥脱氢酶活性,因而也会对各种污染物的去除产生积极作用。通过对不同磁场强度下活性污泥微生物群落多样性的比较发现,700GS磁场下活性污泥微生物丰度及多样性最高。(2)实验SBR反应器中的细菌域共鉴定出14个门,主要以变形菌门(25.3%~61.5%)、拟杆菌门(18.6%~46.2%)、放线菌门(5.3%~47.2%)、酸杆菌门(0.4%~4.0%)为主。活性污泥中细菌群落结构变化与污水处理效率存在一定相关性,重要的脱氮细菌,如?-Proteobacteria的Rhodoblastus、Paracoccus,?-Proteobacteria的Alicycliphilus、Comamonas、Xenophilus、Acidovorax、Dechloromonas、Thauera,?-Proteobacteria的Desulfovibrio,以及Planctomycetes门等,在中等磁场强度尤其是700GS时,丰度最高,与脱氮效率增加有内在的联系。典型的PAOs如Acinetobacter、Pseudomonas、Propionicimonas等,在中等磁场条件下含量较高,与除磷率变化趋势相同。活性污泥中污染物降解菌含量与污染物去除率成正相关关系,外加磁场通过改变微生物群落结构影响污水处理效果。(3)选取多样性变化最显著的700GS磁场条件下的活性污泥以及对照组活性污泥进行宏基因组测序,共检测到68个门类、1773个属和3523个物种。其中,大多数属于细菌域(95.93%~95.88%),古细菌域含量0.089%~0.154%,真核域含量在3.2155%~3.3800%,病毒含量0.0158%~0.0169%。在700GS磁场下,可有效促进活性污泥宏基因组中Microgenomates、Fusobacteria、Parcubacteria、Tenericutes、Chlamydiae、Chrysiogenetes、Cyanobacteria、Planctomycete、Chordata、Microsporidia、Phaeophyceae、Glomeromycota、Blastocladiomycota、Euryarchaeota等门的生长,但会对部分门类产生抑制作用。通过分析两种活性污泥宏基因组中细菌域25个优势属丰度变化情况发现,700GS磁场可以有效促进活性污泥中Thioalkalivibrio、Azoarcus、Thaueratao、Cellulomonas、Dermacoccus、Luteipulveratus、Arsenicicoccus、Kocuria、Mycobacterium、Propionibacterium、Streptomyces、Candidatus Saccharimonas等优势属的增长。相反,也会在一定程度上抑制活性污泥中部分优势菌属的生长。(4)700GS磁场作用活性污泥并未改变宏基因组中主要KEGG功能基因的排序。两种活性污泥宏基因组中检测到的KEGG的6大类功能相关基因含量以及Carbohydrate metabolism、Overview、Amino acid metabolism、Energy metabolism、Signal transduction五个含量相对较高的子类功能基因含量排序均未变。(5)系统的脱氮率,与活性污泥宏基因组中参与氮代谢的功能基因密切相关。700GS磁场可有效促进脱氮过程相关功能基因增长,从而提高污水处理中氮的去除率。通过对活性污泥宏基因组中氮代谢相关的功能基因及其代谢通路的分析发现,反硝化相关功能基因占据优势地位。参与反硝化反应的nitrate reductase、nitrite reductase、nitric oxide reductase、nitrous-oxide reductase酶含量相关基因在700GS磁场下活性污泥宏基因组中含量高于未加磁场,参与硝化反应的ammonia monooxygenase、hydroxylamine dehydrogenase,以及参与氨化反应的nitrite reductas、ferredoxin-nitrite reductase、ferredoxin-nitrate reductase、hydroxylamine reductase相关基因含量在700GS磁场下受到不同程度的抑制作用。检测到的700GS下活性污泥宏基因组厌氧氨氧化反应的hydrazine synthase、hydrazine dehydrogenase有关基因的含量高于未加磁场,且执行厌氧氨氧化过程的浮霉菌门含量在700GS下含量是未加磁场的1.8倍,说明700GS磁场条件可以有效促进浮霉菌门的生长。