目前,新疆番茄及番茄酱产量位居亚洲第一,对新疆经济发挥着重要作用。随着番茄酱加工产业的蓬勃发展,加工期间产生大量的高浓度有机废水及带来的环境问题不容小觑。因此,针对新疆季节性番茄酱生产废水的特点,探寻经济有效的新的处理和再循环技术是非常重要的研究课题。好氧颗粒污泥技术是废水生物处理的新技术,有着广阔的应用前景而极具发展潜质。本文分别对好氧颗粒污泥的培养、对污染物的去除性能、最优颗粒粒径的筛选以及颗粒化进程中微生物群落结构演替和种群多样性特征进行了研究和探讨。在SBR反应器中,以鲜榨番茄汁为基质对活性污泥进行颗粒化培养。38天后,出现淡黄色粒径为0.5 mm左右的颗粒;最终成熟的颗粒污泥形状规则,具有较高的生物活性、卓越的沉降性能,SVI达到19 mL/g,SV130/SVI5的比值接近1;粒径1.6～2mm和2 mm以上的颗粒占总体积的19%和57%,185天后粒径达到11 mm。好氧颗粒污泥中蛋白质和α-多糖贯穿于整个颗粒截面,死细菌相对位于颗粒内部,而活细菌更集中于颗粒的外部和内部孔隙周围。好氧颗粒污泥对番茄酱生产废水有较强的吸附与降解性,逐级增加有机负荷,COD也能有效的去除;COD,NH4+-N,PO43--P的平均去除率分别达到 95.53%,91.87%和 86.98%左右。在培养好氧颗粒污泥的SBR中,筛选出4种不同粒径范围颗粒,考察污泥特性及对番茄酱生产废水的除污效能。结果表明,0.45～1 mm的颗粒形状不规则,表面孔隙率较小;1～1.6 mm和1.6-2 mm的颗粒污泥趋于球状和椭球状,表面光滑,结构较密实;2～8 mm的大颗粒污泥虽然表面沟壑较多,出现孔隙,但系统稳定性能维持较好,孔隙的存在可能为内部物质的运输以及颗粒内部微生物代谢产物的排出提供条件。颗粒污泥的平均沉速和比重与粒径大小呈正相关,含水率与粒径大小呈负相关,大大减少了剩余污泥的产量。1～1.6 mm和1.6～2 mm的颗粒污泥相比0.45～1 mm和2～8 mm的颗粒污泥对有机物具有良好的降解能力,对COD的去除率分别达97.8%和94.2%;1.6-2 mm的颗粒污泥对NH4+-N,PO43--P的降解效果最佳,去除率分别达92.7%和99%;0.45～1 mm颗粒污泥对PO43--P的去除效率最低为69%。利用高通量宏基因组测序对颗粒化进程中微生物群落演替和种群多样性进行分析。结果发现,颗粒化进程中微生物群落演替具有明显的差异,不同时期出现各自的功能性优势种群。变形菌(Proteobacteria),拟杆菌(Bacteroidetes)和硬壁菌(Firm icutes)是降解番茄酱生产废水过程中起重要作用的功能菌门,β-变形菌(Betaproteobac,teria)梭状芽胞杆菌(Clostridia)和γ-变形菌(Gammaproteobacteria)能较好的适应有机负荷和生长环境的改变,是降解番茄酱加工废水的主要功能菌纲。随着颗粒化形成,其物种丰度和多样性逐渐增加,说明污水中有机物的去除是多种细菌群落共存的协同作用,并相互竞争成为优势降解菌;同时有机负荷的改变对好氧颗粒化进程中的物种选择产生显著影响。