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近年来,海绵城市作为城市建设新理念逐渐走入大众视野,雨水利用成为一种新型探索领域,在确保城市排水防涝前提下,合理实现雨水在城市中储存--渗透--净化过程,有利于实现生态保护和资源合理利用。但不同地区雨水成分与有机物含量有很大差别,如果不经过相应处理,直接使用会造成很大程度的危害。本课题组为了解决雨水蓄存期间水质腐败问题,尝试利用活性污泥快速去除雨水COD和氨氮,探索适应雨水处理的活性污泥动力学参数及污泥性能指标。因为和普通生活污水相比,缺乏金属离子是雨水水质的主要特点,因此研究过程中同时探讨了在雨水中投加钙、镁、铁等金属离子后对活性污泥脱水性能的改善情况。采用序批式生物反应器（SBR）,主要研究指标有:污泥体积指数（SVI）、混合液悬浮固体浓度（MLSS）、混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）、COD去除率,氨氮去除率,污泥产率系数,污泥?值（MLVSS与MLSS之比值）,毛细吸收时间（CST）和微生物群落特征。同时研究用活性污泥法处理雨水冲厕模拟废水,并观察分析其与自来水冲厕废水在处理效果和污泥特性方面的差别;在用活性污泥快速去除纯雨水COD和氨氮实验中,通过改变动力学参数-污泥有机负荷驯化活性污泥,得到最佳负荷参数和污泥?值,即当?值为0.7,污泥负荷为0.3kgCOD/kgMLSS·d时,COD去除率达到96.4%,氨氮去除率为52.8%,出水COD最低可达到8.0mg/L,氨氮达到6.0mg/L。相比其他负荷参数,该负荷下活性污泥中生物量较大,适应反应时间要求短的雨水负荷,可快速去除雨水中有机污染物,其出水水质满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）的要求。为了改善活性污泥脱水性能指标CST（Capillary Sucion Time毛细吸水时间）,增强其沉降性能,在雨水中加入适量的钙、镁、铁金属离子后,CST值缩短,其次序为:CST雨水>CST钙离子>CST镁离子>CST铁离子,即铁离子相比可显著地缩短污泥毛细吸水时间,提高污泥沉降性能。从以上结果可以看出活性污泥法可以在较短的反应时间内有效去除雨水中的有机污染物,降低氨氮含量,通过补充金属元素有助于提高污泥的脱水沉降性能,降低污泥处置的负担。活性污泥法处理雨水冲厕模拟废水结果表明:自来水冲厕反应器活性污泥表观产率系数的范围在0.670.92kgMLVSS/kgCOD之间,雨水冲厕反应器在0.520.71kgMLVSS/kgCOD之间,雨水反应器中的SVI值维持在82mL/g左右,自来水SVI值在76mL/g左右,相差不大,均处于可控范围之内。镜检结果发现有大量的后生动物与成熟的菌胶团存在,说明雨水冲厕废水驯化的活性污泥与自来水组有着相似的污泥沉降性能与絮凝性能,不容易发生污泥膨胀现象。两种不同类型的冲厕废水均能实现较高的COD去除率,维持在84%左右;出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的二级排放标准。综上所述,无论是从污染物的去除能力角度出发、还是对污泥的各项性能指标来看,冲厕雨水反应器与自来水反应器处理能力相差无几,将雨水作为新的冲厕水来源以取代自来水不会影响到后期污水处理设施的稳定运行。通过Illumina Miseq测序技术,对四种雨水基活性污泥样本（纯雨水—R20、投加钙离子—CA20、投加镁离子—MG20、投加铁离子—FE20）及一种自来水基活性污泥对照样本—W20进行了微生物种群结构及功能基因预测分析,结果显示:雨水活性污泥样本Alpha多样性增加,投加钙、镁离子可以使得其微生物种群数（OTU）增加约5%8%;OTU维恩图显示,四种雨水基活性污泥样本种群（OTU）相似性达到了50%左右,普通活性污泥样本种群OTU数较少,其多样性也低,通过种群相似性距离热图分析得到相同的结论;门、纲、目、科、属水平群落结构分析显示,雨水活性污泥样本R20中浮霉菌门（Planctomycetes）占比超过60%,为各样本中最大丰度值,和该优势菌门对应,雨水基各样本中优势种分别为浮霉菌纲（Planctomycetacia）→Pirellulales（出芽菌目）、Planctomycetales（浮霉菌目）→Pirellulaceae（小梨形菌科）、Gemmataceae（出芽菌科）→Pirellula（小梨形菌属）、Gemmata（出芽菌属）;钙、镁、铁离子可促进变形菌门（Proteobacteria）→γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）及疣微菌门（Verrucomicrobia）→疣微菌纲（Verrucomicrobiae）→疣微菌目（Verrucomicrobiales）的丰度增加。结果表明,浮霉菌门微生物适应雨水水质并能发展成为优势种群,说明雨水培养驯化的活性污泥其菌群机构发生了适应性改变,适合降解雨水中来自煤和石油燃烧、植物排放等过程的脂肪烃、多环芳烃（PAH）等有机物;而投加钙、镁、铁金属离子则促进了变形菌门和疣微菌门中许多适应营养盐环境的种群丰度增加;样本功能基因Metabolism（新陈代谢）二级基因预测分析显示,其中Lipid Metabolism（脂类代谢）和Xenobiotics Biodegradation and Metabolism（外源性生物降解和代谢）基因在四个雨水基样本中平均丰度大于对照组活性污泥,差异值分别为0.42%和0.35%,具有显著性,应该和浮霉菌门细菌为优势菌有关。