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针对我国生活污水生物脱氮除磷过程中存在碳源不足、曝气能耗高等问题,本文基于SBR反应器,采用新型脱氮除磷运行方式:进水→厌氧搅拌→低氧曝气→缺氧搅拌→好氧曝气→沉淀→排泥出水,在厌氧段进行释磷,低氧曝气段实现SND,缺氧段进行反硝化除磷,好氧段进一步硝化及吸磷,在单污泥系统中实现SND与反硝化除磷过程的耦合。SND反应器在驯化过程中,EfficiencysND逐渐增加,从驯化初期的48.20%增加至驯化完成的第28周期的85.11%,出水COD、NH4+-N、N03--N、NO2--N和TN浓度分别为9mg/L、3.77mg/L、7.46mg/L、0.17mg/L以及12.83mg/L,说明同步硝化反硝化驯化效果良好;DPR经过三段式培养,最终出水COD、N03--N及TP浓度分别为11mg/L、5.03mg/L、0.2mg/L,DPB系统具有良好的反硝化聚磷能力。本文在分别完成同步硝化反硝化污泥和反硝化除磷污泥驯化后,混合两种污泥,在SBR反应器内实现SND与反硝化除磷的耦合,最终系统出水COD、氨氮、TN及TP浓度分别为13mg/L、2.52mg/L、9.73mg/L及0.24mg/L,出水各项指标均达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。SND系统内污泥生物相较丰富,球菌较多,可能存在具有反硝化功能的Alcaligenes faecalis(粪产碱杆菌属)、Paracoccus denitrcans(脱氮副球菌)、Hyphomicrobium sp.(生·丝微菌属)、Dechloromonas sp.等菌群;具有硝化或氨氧化功能的Aurantimonas sp.(橙单胞菌属)、Nitrobacter winogradskyi(维氏硝化杆菌)、Nitrosomonas sp.(亚硝化单胞菌)、ammonia-oxidizing bacterium(氨氧化细菌)等菌群。;DPR系统内污泥则球菌和短杆菌为主,可能存在具有聚磷作用的Acinetobacter sp.(不动杆菌属)和具有反硝化聚磷功能的Rhodocyclus sp.(红环菌属)、Streptococcus sp.(链球菌属)、Arthrobacters sp.(节杆菌属)等。利用SEM观察发现耦合SBR系统的活性污泥中多数为短杆菌和球菌,有少量丝状菌。应用PCR-DGGE技术以及克隆技术和高通量测序技术观察污泥中微生物群落结构,发现耦合系统内可能存在具有硝化功能的Nitrobacter winogradskyi、Aurantimonassp.;具有反硝化功能的 Paracoccus denitrificans、Hypomicrobiumsp.、Dechloromonas sp.;以及具有聚磷功能的Rhodocyclus sp.、Arthrobacter sp.、Enterobacter sp.、Pseudomonas sp.、Streptococcus sp.等优势菌种。初始耦合系统驯化25天时细菌的OTU数量较大,驯化后期至93天和101天的OTU值较小,说明微生物的多样性较小,驯化效果比较好;CSmay、CSJun和CSJul样品的Shannon指数较高,表明系统在经过25天至93天的驯化期间微生物多样性较高;CSJun、CSJul和CSAug的Chao指数相对较低,说明经过较长时间的驯化,反应器中的微生物物种丰度较低,反应器中的驯化条件对物种进行了选择和富集,结构组成逐渐趋于稳定。耦合系统中大部分菌种属于变形菌(Proteobacteria)(26.65%)、拟杆菌门(Bacteroidetes)(1.82%)以及硝化螺旋菌门(Nitrospirae)(0.997%)。耦合SBR系统内初始pH值对功能菌酶活都有显著影响。脱氢酶活性在系统中的厌氧段和低氧段较高,从缺氧段开始逐渐下降至好氧段降为最低,且DHA随着pH值的增加而升高;在一个周期内,PPK和ADK活性基本不受缺氧和好氧环境的影响,PPK活性随着pH值的增加先增大后减小,最佳反应pH值为7.6;ADK活性周期内波动小于2.5%,活性随着pH的增加而增加。HAO酶比活力随着pH值升高而增大,NAR和NIR酶比活力均随着pH值的增大而减小,当pH从7.2增加到8.0时,NAR比活力从11.83mU/mg蛋白质降低至3.53mU/mg蛋白质,NIR比活力从4.79mU/mg蛋白质降低至0.729mU/mg蛋白质。系统内种群结构为:SND反应器内除PAO之外,AOB、NOB、GAO和Denitrifier数量近似,在反应器内占优势地位;DPR反应器内富集了大量的PAOs,为系统内的优势菌种;稳定运行后的耦合SBR系统内存在数量较多的AOB、NOB、PAOs以及Denitrifier,形成优势菌种。当进水pH=7.8时,系统中PAO、AOB、NOB、GAO和dentrifier在全部微生物中的相对丰度分别为(41±11)%、(10±4)%、(13±9)%、(19±13)%和(16±12)%。耦合SBR系统通过应用SND和反硝化除磷技术提高了氮磷的去除效果,富集并稳定脱氮除磷功能菌群,确定了微生物种群类别及群落结构的变化规律,确定了外界因素(pH值)的影响,缓解了反硝化与厌氧释磷过程对碳源的竞争,适宜处理低C/N值生活污水,并降低了需氧量,是一种可持续的生活污水脱氮除磷工艺。