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与传统活性污泥法(CAS)相比，高负荷活性污泥法(HRAS)在捕获污水中有机物和碳转向等方面有着较为出色的性能，是一种潜在的污水资源化处理工艺。尽管已有文献对HRAS工艺的溶解氧、水力停留时间、泥龄等参数做了研究，但是少有研究温度对HRAS工艺的影响。因此，本研究通过序批式反应器(SBR)建立了HRAS-SBR工艺，采用人工模拟高浓度有机污水作为处理对象，利用分阶段梯度升温模式探究温度对HRAS工艺去除污水中有机物效率的影响，并对单个周期内有机物降解动力学进行了研究，分析了活性污泥胞外聚合物(EPS)的特征变化以及HRAS-SBR工艺系统中微生物群落的演替。主要结论如下：
(1)温度对HRAS-SBR工艺出水COD影响较小，稳定期结束后25℃条件下HRAS-SBR出水COD平均值为71±15mg/L，40℃时出水COD平均值为50±22mg/L。尽管HRAS-SBR工艺在25℃和40℃下都能去除进水中大部分COD(大于90%)，但是本工艺出水总氮浓度较不稳定，随着温度从25℃升至40℃，出水总氮浓度从7.4±4.2mg/L上升至21.6±4.0mg/L。出水中NO2--N和NO3--N浓度均小于0.6mg/L，NH4+-N是出水中氮的主要存在形式；
(2)单个周期动力学研究表明，随着温度升高，HRAS-SBR工艺去除COD的速率变快、COD去除率升高。25℃时系统运行55min后即可完成进水中81%COD的去除，而40℃时HRAS-SBR能在运行45min后去除进水中95%的COD。但随着温度的升高，系统对总氮的去除率下降，在40℃时系统几乎不能在缺氧进水阶段去除总氮。在25℃、35℃和40℃条件下HRAS-SBR对总氮的去除率分别为86.0%、98.4%和68.0%。在周期内各阶段系统中均只检测出少量NO2-、NO3-(浓度小于1mg/L)，NO2-、NO3-难以在HRAS-SBR工艺内积累。经短期降温实验发现，温度由40℃降至25℃后，HRAS-SBR工艺去除总氮的能力未受到明显影响，但系统在缺氧进水阶段去除COD的效率大大提升；
(3)25℃和40℃下，HRAS-SBR内EPS中的多糖、腐植酸和蛋白质浓度都基本满足“多糖＜腐植酸＜蛋白质”的比例关系。缺氧进水阶段，饥饿状态的微生物为捕获水体中有机物而分泌了大量EPS；微曝气阶段，污水中营养物质浓度低、生物吸附能力减弱，导致此阶段活性污泥中的EPS减少；
(4)高通量微生物测序表明，温度对HRAS-SBR工艺内微生物有着明显的筛选作用。与25℃相比，40℃下HRAS-SBR工艺内共有131种微生物菌属适应了高温环境，同时高温环境也孕育出了42种新的微生物菌属，并且有93种微生物菌属因为不适应高温而被环境淘汰。unclassified_o_Chloroflexales、Chloronema、Exiguobacterium、Thauera、Ignavibacterium、Pseudomonas和Proteiniclasticum菌属的相对物种丰度百分比较高，是适应高温条件的优势微生物菌属。高温环境下聚磷菌和变形菌门的相对丰度百分比下降，使HRAS-SBR工艺的脱氮除磷性能下降。
综上，本研究通过对新建立的HRAS-SBR工艺进行分阶段梯度升温操作，明确了温度对HRAS-SBR工艺降解污水中污染物能力的影响。环境的升温使得系统中的微生物群落结构发生了大幅的改变，这导致了HRAS-SBR工艺脱氮除磷性能的下降，虽然出水COD浓度未发生明显变化，但是工艺对COD的去除速率有所加快。在整个分阶段梯度升温过程中，尽管系统中的EPS较不稳定，但多糖、腐植酸和蛋白质组分的含量还是基本符合“多糖＜腐植酸＜蛋白质”的比例关系。HRAS-SBR工艺已经建立，今后可在此基础上展开对于碳回收方向的研究。
(1)温度对HRAS-SBR工艺出水COD影响较小，稳定期结束后25℃条件下HRAS-SBR出水COD平均值为71±15mg/L，40℃时出水COD平均值为50±22mg/L。尽管HRAS-SBR工艺在25℃和40℃下都能去除进水中大部分COD(大于90%)，但是本工艺出水总氮浓度较不稳定，随着温度从25℃升至40℃，出水总氮浓度从7.4±4.2mg/L上升至21.6±4.0mg/L。出水中NO2--N和NO3--N浓度均小于0.6mg/L，NH4+-N是出水中氮的主要存在形式；
(2)单个周期动力学研究表明，随着温度升高，HRAS-SBR工艺去除COD的速率变快、COD去除率升高。25℃时系统运行55min后即可完成进水中81%COD的去除，而40℃时HRAS-SBR能在运行45min后去除进水中95%的COD。但随着温度的升高，系统对总氮的去除率下降，在40℃时系统几乎不能在缺氧进水阶段去除总氮。在25℃、35℃和40℃条件下HRAS-SBR对总氮的去除率分别为86.0%、98.4%和68.0%。在周期内各阶段系统中均只检测出少量NO2-、NO3-(浓度小于1mg/L)，NO2-、NO3-难以在HRAS-SBR工艺内积累。经短期降温实验发现，温度由40℃降至25℃后，HRAS-SBR工艺去除总氮的能力未受到明显影响，但系统在缺氧进水阶段去除COD的效率大大提升；
(3)25℃和40℃下，HRAS-SBR内EPS中的多糖、腐植酸和蛋白质浓度都基本满足“多糖＜腐植酸＜蛋白质”的比例关系。缺氧进水阶段，饥饿状态的微生物为捕获水体中有机物而分泌了大量EPS；微曝气阶段，污水中营养物质浓度低、生物吸附能力减弱，导致此阶段活性污泥中的EPS减少；
(4)高通量微生物测序表明，温度对HRAS-SBR工艺内微生物有着明显的筛选作用。与25℃相比，40℃下HRAS-SBR工艺内共有131种微生物菌属适应了高温环境，同时高温环境也孕育出了42种新的微生物菌属，并且有93种微生物菌属因为不适应高温而被环境淘汰。unclassified_o_Chloroflexales、Chloronema、Exiguobacterium、Thauera、Ignavibacterium、Pseudomonas和Proteiniclasticum菌属的相对物种丰度百分比较高，是适应高温条件的优势微生物菌属。高温环境下聚磷菌和变形菌门的相对丰度百分比下降，使HRAS-SBR工艺的脱氮除磷性能下降。
综上，本研究通过对新建立的HRAS-SBR工艺进行分阶段梯度升温操作，明确了温度对HRAS-SBR工艺降解污水中污染物能力的影响。环境的升温使得系统中的微生物群落结构发生了大幅的改变，这导致了HRAS-SBR工艺脱氮除磷性能的下降，虽然出水COD浓度未发生明显变化，但是工艺对COD的去除速率有所加快。在整个分阶段梯度升温过程中，尽管系统中的EPS较不稳定，但多糖、腐植酸和蛋白质组分的含量还是基本符合“多糖＜腐植酸＜蛋白质”的比例关系。HRAS-SBR工艺已经建立，今后可在此基础上展开对于碳回收方向的研究。