(I)不同运行条件下反硝化聚磷菌特性及其生态位研究 不同反应系统中反硝化聚磷菌的特性及生态位是不同的，甚至同一系统不在同运行条件下或不同时期也有很大的差别。为此，建立不同的反硝化除磷系统，控制不同运行工况，进行了反应器内聚磷菌的反硝化除磷特性及其生态位的研究。 实验过程中作了两组共六个反应器的对比实验。1＃、2＃、3＃号反应器为一组，采用厌氧/缺氧交替运行的方式，厌氧反应阶段投加不同炭源，三个反应器分别投加乙酸钠、丙酸钠和葡萄糖，其他运行条件相同；4＃、5＃、6＃反应器为一组，4＃反应器控制厌氧/好氧运行方式，5＃、6＃反应器控制厌氧/缺氧交替运行的方式，所不同的是5＃、6＃在缺氧段投加的电子受体不同，分别为硝酸氮和亚硝酸氮。 第一组实验结果表明碳源类型对反硝化除磷影响较大。聚磷菌对乙酸钠和丙酸钠的利用几乎没有选择性，二者效率相当。在条件相同条件下，以乙酸钠为炭源的系统吸、释磷量最大，而丙酸钠的吸、释磷效率最高，两个系统对磷的去除率分别达到86％和82％。葡萄糖对反硝化聚磷菌的诱导作用最差，磷去除率仅为31％。葡萄糖的引入造成系统除磷能力的大幅度下降。DGGE方法分析结果表明，以乙酸钠和丙酸钠为碳源的系统污泥生物群落结构极为相似，以葡萄糖为碳源造成了除磷系统生物群落结构的彻底改变，以Micropruina glycogenica为代表的典型GAOs在系统中富集起来。 另一组实验结果表明亚硝酸盐氮对好氧聚磷菌的吸磷和呼吸速率具有很强的抑制作用，在水厂的实际运行中应该严密检测亚硝酸盐的含量以免对除磷系统造成不利影响。亚硝酸盐氮对好氧除磷系统的影响远大于缺氧除磷系统，亚硝酸盐氮对好氧和缺氧除磷的抑制浓度分别为0．88mgN/gVSS和6．72mgN/gVSS。同时发现在以NO3-N为电子受体的反硝化除磷基础上采用逐渐增加亚硝酸氮浓度的方法驯化聚磷污泥，可以增加污泥对亚硝酸盐氮的适应性，并最终可以选择亚硝酸氮作为唯一电子受体吸磷，但其除磷效率低于以氧和NO3-N为电子受体的除磷系统。通过对系统运行数据和各系统污泥吸磷能力的分析，发现对生物除磷有贡献的聚磷菌至少有六类。分别为同时以O2、NO3-N和NO2-N为电子受体的聚磷菌PAOoNn，同时以O2、NO3-N为电子受体的聚磷菌PAOON，只能以O2为电子受体的的聚磷菌PAOo，只能以NO3-N为电子受体的聚磷菌PAON，同时以NO3-N和NO2-N为电子受体的聚磷菌PAONn，只能以NO2-N为电子受体的聚磷菌PAOn。DGGE结果显示，除磷系统生物群落结构随着电子受体的变化而改变，聚磷菌种类具有多样性。 (II)反硝化除磷工艺的利弊分析及其改进实验研究 本部分研究是针对传统的A2/O工艺在除磷脱氮方面存在的不足，和在前期提出改进工艺和长期实验的基础上进一步改进工艺并展开实验，以期优化系统脱氮除磷效率。 在A2O工艺中，包括其他的除磷工艺中普遍存在的问题是碳源不足的问题，继而引起聚磷菌厌氧释磷和反硝化菌反硝化对污水中短链脂肪酸的争夺。导致反硝化不彻底，硝酸盐有剩余并容易进入厌氧区干扰释磷。而厌氧区也由于缺少底物而无法正常释磷，最终导致系统除磷脱氮效率低下。 A2N工艺可以解决上述矛盾，即利用反硝化聚磷菌能够反硝化同时除磷的特性，在缺氧段实现吸磷并反硝化，解决炭源不做不足的矛盾。但是其系统复杂，控制麻烦，抗冲击能力相对弱。而且出水氨氮受超越污泥回流影响较大，出水氨氮高。对A2N工艺进行改进，改变回流顺序，与好气生物滤池联合，可以克服上述弊端。通过长期实验表明，改进后的工艺出水氨氮可以控制很低，工艺流程短。但总氮的去处效率到一定程度难于进一步提高，尚需进一步研究。