近几年,颗粒污泥因其良好的沉降性能,较高的处理负荷和较强的脱氮除磷能力等优点受到国内外研究者的重视。目前,将颗粒污泥技术与强化生物除磷(Enhanced Biological Phosphorus Removal, EBPR)技术相结合的研究尚少。本研究以接种成熟的颗粒污泥为基础,基于获得的最佳混合碳源配比(乙酸/丙酸=1：3,摩尔比),运用PCR-DGGE、克隆测序等16S rDNA分子生物学技术和荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术,并结合胞内聚合物(polyhydroxyalkanoates, PHA)、胞外聚合物[extracellular polymers, EPS)、颗粒粒径及常规水质指标等测定的实验方法探索了复合底物对颗粒化EBPR系统稳定过程的影响机制。复合底物条件试验研究由两部分组成,即由三因素(C/N/P)三水平组成的正交试验和冲击负荷(碳源)试验。复合底物对颗粒化EBPR系统稳定过程的影响试验(正交试验)运行了40d左右,结果表明,各系统的沉降性能、颗粒形态、颗粒粒径、系统除磷效率、COD去除率及微生物群落结构等方面均发生了明显的变化。2#(C/N/P=400：10：5)、3#(C/N/P=600：10：10)、53(C/N/P=400：20：15)系统发生了丝状菌颗粒污泥膨胀；6#(C/N/P=600：20：5)系统在运行过程中因出现了大量颗粒碎片而导致沉降性能变差,待颗粒碎片排出系统后,系统的沉降性能恢复正常；9#(C/N/P=600：30：15)系统沉降性能变好,颗粒结构亦变得致密。各系统颗粒污泥的粒径均有逐渐下降的趋势,尤其是3#、8#和9#系统,试验末期平均颗粒粒径仅0.3mm。1#(C/N/P=200：10：15)、4#(C/N/P=200：20：10)和7#(C/N/P=200：30：5)系统在厌氧段消耗了95%的CODCr(下同),释磷/吸磷速率分别在60～100mg/(g·h)、60-80mg/(g-h)、40-60mmg/(g·h)的范围内波动,并且相对稳定,但其余系统的COD由主要在厌氧段消耗逐渐变为在好氧段消耗,释磷/吸磷速率也逐渐下降,甚至有系统下降至0mmg/(g·h)。1#～9#系统的磷酸盐平均去除率分别是83.5%、52.8%、7.1%、96.7%、19.7%、72.2%、79.7%、28.1%和48.7%。EPS中蛋白质含量占50%左右,颗粒污泥的稳定性与蛋白质在EPS中的高含量有关。当系统发生颗粒污泥膨胀后,多糖和DNA含量减少,各系统的PN/PS均呈先上升后下降的趋势,表明各系统颗粒污泥均经历了从不稳定到稳定的过程。应用FISH技术检测发现,1#、4#、6#和7#系统中PAOs比例占50%以上,其余系统GAOs占的比例较高或总菌量很少。通过对各系统运行末期的PHAs分析发现,1#、4#、7#和8#(C/N/P=400：30：10)系统存在比较明显的PHAs合成与消耗现象,其余系统几乎不存在,微生物代谢机制混乱。结合PCR-DGGE、克隆测序等16S rDNA分子生物学技术可知,除3#系统菌种减少外,其余系统的微生物群落结构均由单一变得丰富。综上所述,经过不同复合底物处理后,1#、4#和7#系统仍是正常的颗粒化EBPR系统,其余系统由于功能微生物逐渐被其他异养微生物所替换或发生丝状菌膨胀而失去EBPR效能。对正交试验结果应用直观分析和方差分析两种方法,所得结果一致,即适合颗粒化EBPR系统稳定运行的最佳复合底物条件是C/N/P=200：20：15。研究了冲击负荷对颗粒化EBPR系统稳定过程的影响,结果表明当进水碳源浓度为200mg/L和400mg/L时,系统具有良好的EBPR效能,磷酸盐平均去除率分别为97.1%和96.1%。但当进水碳源浓度提高至600mg/L后,系统发生了类似丝状菌的污泥膨胀,释磷/吸磷速率由100mg/(g·h)逐渐下降至0mg/(g-h),磷酸盐平均去除率仅34%,此时,COD主要在好氧段被消耗。当系统进水碳源浓度为600mg/L时,颗粒污泥分泌了315mg/gVSS的EPS,是其余浓度的2倍,较多的EPS有利于抵御恶劣的外界环境。此时,系统中不存在PHA的合成与消耗,PAOs含量24%,GAOs含量15%左右。结合PCR-DGGE技术,发现此时系统中占主导地位的是其他异养菌,PAOs和GAOs已经被其他异养菌逐渐替换出系统。因此,正常的颗粒化EBPR系统不能长时间承受进水碳源浓度为600mg/L的冲击,这可能是由高进水碳源浓度和不合理的碳氮磷比例造成的。