我国很多地区当前都存在着水环境质量差、环境污染隐患多、水生态严重受损等现象,其中,富营养化水体的日趋严重发展是目前急需重视和解决的环境污染问题之一。生物除磷技术相比于化学除磷技术避免了化学除磷技术中药剂成本、沉淀物环境污染等问题,去除效果更好。因此,强化生物除磷工艺越来越受到人们的青睐,同时也是目前污水污染治理与预防的研究难点与热点。本课题拟针对强化生物除磷系统中聚磷菌和聚糖菌两种关键菌群以及其子菌群之间的竞争机制,采用SBR工艺展开其代谢途径的研究,通过调节pH值、温度、DO、磷因素、氮因素、碳源因素六大生态因子进行批次试验,以优化和控制各种强化生物除磷系统的去磷能力和去污性能。此外,对各阶段的活性污泥进行宏基因组的高通量测序,构建聚磷菌和聚糖菌及其子群的基因文库,考察SBR系统内的微生物群落特性、种群相对丰度以及16S rDNA发育进化情况。最终,为EBPR工艺运行条件的优化提供参考,为剩余污泥产量的降低、实际除磷工程设计提出合理指导和技术支持。在厌氧-好氧模式下运行SBR反应器,以本市污水厂活性污泥作为种泥,经过实验室连续20d的污泥驯化和培养,成功富集聚磷菌和聚糖菌及其子群,活性污泥沉降性良好。温度分别在20℃、25℃和30℃的对比试验结果说明,随着温度的升高:系统对COD去除能力有所提高,对氨氮的去除影响不大,对总磷的去除不利。在污泥胞外聚合物方面,温度升高导致EPS总量降低,蛋白质含量降低,多糖含量升高;在OTU聚类分析方面,温度升高会导致系统微生物的群落多样性增大,Betaproteobacteria菌纲的聚磷菌子群相对丰度降低,Alphaproteobacteria菌纲的聚糖菌子群相对丰度上升,Gammaproteobacteria菌纲的聚糖菌子群相对丰度变化不大,此时聚糖菌为微生物群落中的优势菌种。其变化规律与不同温度下污染物去除效能相一致。pH值分别在5.5、7和8.5的对比试验结果说明,随着pH值的升高:氨氮和COD去除率皆升高,总磷去除效果提高明显;污泥的EPS总量、蛋白质含量和多糖含量皆升高。同时,系统中微生物群落多样性增大,聚磷菌及其子群数量大幅度增加,聚糖菌及其子群数量变化不大。相比于蛋白胨,葡萄糖和乙酸都是良好的碳源,其出水水质理想,且对COD和氨氮的去除能力相差不多;碳源为葡萄糖时,微生物的群落多样性最大,污泥EPS总量和多糖含量最高,聚糖菌子群相对丰度最大;乙酸为碳源时,系统的除磷能力最优,此时聚磷菌子群相对丰度最大。溶解氧浓度分别在1mg/L、3mg/L和5mg/L的对比试验结果说明,DO升高的前期,系统的COD、TP和氨氮去除率均有提升,污泥沉降性变好,DO升高的后期,污染物去除效能不再有明显提升;随着溶解氧浓度升高,EPS总量明显减小,聚糖菌及其子群的相对丰度逐渐减小。进水碳磷比分别在100/2.2、100/1.5和100/0.8的对比试验结果说明,不同的碳磷比对系统的COD去除效果影响不大;随着碳磷比的升高,聚磷菌的去磷效率逐渐提升,污泥EPS总量、多糖含量和蛋白质含量均减少;群落多样性减小,聚糖菌子群的相对丰度增加,聚磷菌子群的相对丰度变化不大。进水碳氮比分别在100/5、100/10和100/15的对比试验结果说明,碳氮比的下降,会导致聚磷菌的除磷效果变差,COD去除率下降,污泥中蛋白质增加量越大,多糖增加量越少,而EPS总量越高;随着碳氮比的升高,微生物群落多样性增大,聚磷菌子群数量减少,聚糖菌子群数量变化不大。