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过量磷排放(P)引起的水体富营养化是当前国家政府与公众最为关注的环境问题之一。因此,如何高效、快速地将磷从废水中去除成为当今国内外水处理领域的前沿课题。强化生物除磷(EBPR)技术虽能高效完成除磷目的,但其工艺运行不稳定。在运行失效的EBPR体系中,优势菌种由聚磷菌(PAOs)转变为聚糖菌(GAOs)。GAOs和PAOs是相互竞争的关系,GAOs若成为优势菌种,就会造成EBPR体系除磷效果变差。本文采用SBR反应器,利用乙酸／丙酸交替作为碳源富集PAOs,在此基础上研究底物(碳／氮／磷比)和水温对生物代谢的影响,从进出水水质分析,胞内聚合物PHA及其成分变化,微生物群落结构变化三方面进行综合、深入研究分析,从而确定有利于PAOs生长和代谢的环境以及不利于GAOs生长和代谢的环境,以提高PAOs在生物除磷系统中的竞争优势,保持系统运行的稳定性和高效性,并提出一套使PAOs成为优势菌种的种群优化调控方法。在PAOs富集的SBR反应器中长期驯化活性污泥。研究发现,在驯化20d后整个反应系统已处于稳定状态。此时PAOs在厌氧阶段吸收VFA释放磷酸盐,而在好氧条件下吸收磷酸盐,系统磷去除率达到90%以上且基本稳定。而在稳定的系统中,其P含量/C含量(molP/mol C)比值与厌氧时间符合指数函数的关系。PCR-DGGE实验揭示了该SBR工艺中存在丰富的微生物种类。虽然除假单胞属(Pseudomonas sp)以外,尚不能确切证实个体微生物在除磷过程中的功能体现,结合除磷效果,可以说明SBR反应器内的PAOs富集成功。为探明进水COD/P比对EBPR系统的影响,在5个SBR反应器中,分别用COD/P比为30：1、25：1、20：1、15：1和10：1的合成废水来驯化PAOs富集的污泥。将出水水质变化、胞内聚合物PHA变化以及微生物群落结构变化三方面综合分析,发现高C/P比条件有利于GAOs的生长代谢,低C/P比(10：1)条件下即不利于PAOs的生长,也不利于GAOs的生长,造成EBPR系统崩溃的主要微生物是普通厌氧异养菌。根据厌氧阶段PHA/C值随C/P比变化过程曲线方程得出C/P比为14：1是PAOs生长的最佳理论环境。而GAOs生长的最佳C/P比为30：1。总结上述试验结果,得出化学计量系数YSS-P随着进水C/P比变化的函数表达形式。在得出PAOs生长最佳C/P比的基础上,分别用C/N/P比为200：1：13、200：5：13、200：10：13、200：15：13和200：20：13的合成废水来驯化PAOs富集的污泥,探明进水C/N/P比对EBPR系统的影响。综合分析发现增加进水氨氮浓度有利于PAOs的生长。低氨氮环境下,造成EBPR系统崩溃的主要菌种是普通异养菌,而GAOs的作用较小。在较低氨氮(5mg/L-10mg/L)环境下,造成EBPR系统崩溃的主要微生物是GAOs,而测序结果表明在此环境下也有利于好氧异养硝化菌的生长代谢。氨氮浓度大于15 mg/L有助于PAOs成为优势菌,但过高的氨氮浓度对PAOs的好氧吸磷有抑制作用。根据厌氧阶段PHA/C值随C/N/P比变化过程曲线方程得出, C/N/P比为200：17.49：13是EBPR系统中PAOs生长的最佳理论环境。综合上述实验得出,PAOs生长的最佳C/N/P比为200：15：13。在PAOs富集的SBR系统中,通过控制水温分别为20℃、25℃、30℃和35℃,研究不同水温对EBPR系统PAOs与GAOs相互竞争关系的影响,发现升温使得EBPR系统的磷去除率下降,GAOs逐渐成为了优势菌。同时,测序结果表明温度的升高也有利于好氧异养硝化菌的生长代谢。当水温升至35℃时,系统中PAOs与GAOs的生长代谢都受到抑制时,好氧异养硝化菌则逐渐成为优势菌。根据厌氧阶段PHA/C值随水温变化过程曲线方程得出,水温为32.67℃时是EBPR系统中GAOs生长的最佳理论环境。总结上述试验结果,得出化学计量系数Yss-P随着温度变化的函数表达形式。当水温恢复到20℃时,EBPR系统得以恢复的主要原因是GAOs的生长受到了抑制。因此在水温为20℃-35℃时,EBPR系统中PAOs生长的最佳环境温度是20℃。而EBPR系统水温破坏的上限是30℃,当水温超过30℃运行一段时间后,系统将无法恢复。