微生物在活性污泥法污水处理系统中对污染物的降解起主要作用,充分认识污水处理系统中微生物的群落结构特征,对污水处理效率提高有重要作用。但是,目前对污水处理系统中的微生物群落特征的研究基本以传统的分离、纯化、培养等技术为主,这些方法很难满足对微生物群落结构准确和全面的分析研究。本课题将污水脱氮除磷的A2/O(厌氧-缺氧-好氧系统)工艺进行改进,以改进的工艺为研究对象,在144±1℃的低温条件下运行,对系统活性污泥中的微生物群落结构用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)的分子生物学技术进行分析。优化了PCR(聚合酶链式反应)及DGGE的反应条件,筛选出低温条件下改进的A2/O系统中的高效功能菌株,并进行鉴定。试验结果表明,改进的A2/O系统在144±1℃条件下运行到稳定时期总氮、总磷、COD的去除效果均很好,其中COD的去除率可达到95%左右,总磷的去除率可达到90%左右,总氮的去除为80%左右,整个工艺对污水的脱氮除磷效果有了显著的提高。利用分子生物学方法对改进的A2/O系统稳定期的不同反应池内的活性污泥中的微生物群落结构进行分析研究,得到以下结论。各个反应池内都存在着十分丰富的微生物种类,而且结构也能很复杂,由于污泥的回流造成了不同反应池内的微生物种类基本相同。通过对DGGE图谱的主要条带割胶回收、测序、Genbank中序列比对,得到以下结果；经过比对污泥样品中得到的16SrDNA序列,得到污泥中的细菌种类分别属于γ-变形菌(Gamma Proteobacterium)、硝化螺旋菌属(Nitrospira sp.)、放线菌(Actionbacterium)、β-变形菌(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌(Bacilli)及黄杆菌属(Bacteroidetes),硝化螺旋茵和放线菌为反应系统中各反应池中的优势菌种,黄杆菌属为厌氧池内的优势菌种,γ-变形菌为好氧池内的优势菌种,β-变形菌为缺氧池内的优势菌种。这些微生物就是低温污水处理过程中进行脱氮除磷工作的主要功能菌种。对稳定期反应器厌氧反应池内的优势聚磷菌进行分离和筛选,筛选出低温高效的聚磷菌,并研究pH、温度、微量元素及菌株复配对菌株生长及去除磷效率的影响。经过试验,筛选出了三株高效的聚磷菌,三株菌的生长最适温度均为15℃；适宜的生长pH值和除磷pH值为7-9；添加微量元素与否对三株菌的生长无明显影响,但是对其除磷效果有较大影响；菌株复配后的除磷效果相对于单菌株来说,并未表现出明显优势,复配后除磷效果较好的是P1xP3,24小时的除磷率达到87%以上,而P1xP2、P2×P3效果较差,仅为30%以下。用分子生物学的方法对三株菌进行鉴定,三株菌均属于芽孢杆菌(Bacilli)。