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好氧颗粒污泥是在好氧条件下由系统中微生物形成的外形规则的聚集体,与传统絮状污泥相比,具有沉降性能好、剩余污泥量少、耐冲击负荷能力强等优点,在污水生物处理技术领域具有极大的应用潜力。目前好氧颗粒污泥的培养和运行研究多在好氧条件下进行,关于强化生物除磷(enhanced biological phosphorus removal,EBPR)系统中颗粒污泥的培养和运行研究较少。EBPR系统通过在厌氧和好氧条件下交替运行,可以实现同步脱氮除磷,是一种很有前景的污水处理技术。目前已经在EBPR系统中成功培养出颗粒污泥,实现了EBPR系统好氧颗粒污泥的同步脱氮除磷。然而,好氧颗粒污泥存在着启动时间长、长期运行稳定性差的问题,在很大程度上制约了该技术的推广使用。已有研究表明,在污泥启动时投加聚合氯化铝(PAC)可以加速污泥的颗粒化,促进好氧颗粒污泥的形成。但在EBPR条件下PAC是否也可以促进好氧颗粒污泥的形成,目前尚不清楚。此外,高浓度的PAC对微生物的生长具有抑制作用,有研究表明,加入海泡石可能会减小这一影响。本文采用SBR(Sequence batch reactor)反应装置,通过接种活性污泥来培养好氧颗粒污泥,研究了在EBPR条件下,单独添加PAC和PAC/海泡石联用对好氧颗粒污泥形成过程及反应器运行效果的影响。利用高通量测序技术分析污泥中菌群结构,研究了添加PAC和PAC/海泡石联用对污泥颗粒化过程中菌群结构变化的影响。具体研究内容及主要结果如下:(1)对照组反应器(RC)、添加PAC的反应器(RP)和PAC/海泡石联用的反应器(RPS)中,污泥分别在第52 d、56 d和44 d完成颗粒化。成熟颗粒污泥的Feret直径分别为0.426 mm、0.409 mm、0.374 mm,湿密度分别为1.037 g/cm~3、1.033 g/cm~3和1.057 g/cm~3。表明PAC在EBPR系统中对污泥颗粒化有延缓作用;PAC/海泡石联用对污泥颗粒化有促进作用,且形成的颗粒污泥粒径更小,湿密度更大,污泥结构更加紧密。(2)在好氧颗粒污泥形成过程中和形成后,RC、RP和RPS对TP的去除率均大于95%,出水TP浓度远优于一级标准,表明该反应器在厌氧-好氧交替运行下具备较强的除磷能力,且PAC/海泡石联用能提高颗粒污泥的抗冲击能力及稳定性。三个反应器出水COD均达到二级标准,出水TN达到一级A标准。(3)Chaos1和Ace指数均显示,添加PAC的颗粒污泥(RP)的物种丰度最大,RC和RPS其次,接种污泥RS最低。Shannon指数和Simpson指数分析结果表明RS的物种多样性最高,颗粒污泥RC与RPS的多样性稍低且二者非常相近,RP的多样性最低,以上结果表明絮状污泥转变为颗粒污泥过程中物种多样性降低。样品聚类分析和NMDS分析均表明,絮状污泥与颗粒污泥菌群结构差异比较大,添加PAC对菌群结构有一定的影响。(4)污泥在颗粒化过程中,优势菌在门水平上未发生改变,在纲水平上开始发生明显的变化,接种污泥RS的优势菌为Betaproteobacteria纲(30.8%)和Sphingobacteriia纲(13.0%),而颗粒污泥的优势菌为Betaproteobacteria纲(RC,30.7%;RP,47.1%;RPS,32.8%)和Gammaproteobacteria纲(RC,12.6%;RP,8.8%;RPS,13.1%)。添加PAC的RP组优势菌Betaproteobacteria纲丰度明显高于其它组,而Gammaproteobacteria纲却最低,表明PAC在EBPR系统中对菌群结构有一定的影响。(5)污泥颗粒化后,具有反硝化功能的Azoarcus属丰度大大增加,从接种污泥RS的1.2%,到颗粒污泥RC的17.0%、RP的36.1%和RPS的15.8%,在颗粒污泥中均为优势菌。RP反应器中反硝化功能菌Azoarcus明显大于RC和RPS,具有聚磷作用的Rhodocyclus属,从接种污泥RS的0.3%,增长到RC的4.0%、RP的3.3%和RPS的9.2%,表明单独添加PAC有助于反硝化细菌Azoarcus的生长或抑制其它细菌的生长,从而使得反硝化细菌丰度增加;PAC/海泡石联用则增加聚磷菌Rhodocyclus的丰度,从而提高EBPR系统的除磷能力。