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随着世界水环境污染问题的日益严峻,更加严格的环境法规颁发实施,寻求先进的、更有成本效益的脱氮除磷技术变得越来越重要。鉴于反硝化除磷和好氧颗粒污泥的诸多优点,因此可考虑将这两种技术相结合,培养富集反硝化除磷菌的好氧颗粒污泥。本文主要就好氧颗粒污泥SBR反应器(AGS-SBR)的启动和驯化进行研究,并利用分子生物学技术研究不同环境因子对反应器中微生物菌群结构组成同颗粒污泥特性及脱氮除磷效果的影响。本文提出了强化水力选择压和强化水力选择压联合投加黄土微粒加速颗粒污泥形成的方法,并对比了两种方法的效果。结果表明,在好氧条件下通过短周期(3 h)、短沉降时间(5 min)强化水力选择压,并以相对较高的进水负荷启动反应器,能够在第7d观察到颗粒污泥,并在11d时得到平均粒径为0.92 mm的好氧颗粒污泥；而采用强化水力选择压联合投加黄土微粒的运行策略则在第4d就观察到颗粒污泥的出现,并在第11 d时得到平均粒径为1.06mm的好氧颗粒污泥。两种启动策略形成的颗粒污泥的COD去除效率均超过93%,出水NH4+-N浓度分别维持在0.25-1.26 mg/L和 0.41-2.36 mg/L,且无NO2--N的积累,系统对COD和NH4+-N有良好的去除能力。采用A/O/A的运行方式利用低负荷废水对颗粒污泥进行驯化,富集反硝化聚磷菌(DPAOs),经过47 d的驯化,系统对污染物具有良好的去除能力,出水COD浓度低于20 mg/L,平均出水NH4+-N浓度为0.53 mg/L,TP浓度始终低于1 mg/L,系统内也基本没有NO2--N和NO3--N的积累。对系统典型周期内污染物变化情况进行研究,发现好氧阶段发生了同步硝化反硝化,缺氧阶段也观察到了反硝化聚磷菌过量吸磷现象。基于Miseq高通量测序分析表明,在颗粒污泥启动和驯化的过程中,Proteobacteria逐渐取代Firmicutes和(?)Candidate division TM7成为优势菌门。在pH为6.5-8.5的范围内,pH的变化并未对系统反硝化除磷能力和COD去除产生显著影响。仅在pH为6.5时,系统对TP的去除效果有所下降,平均去除率降低到了78.72%。MiSeq测序分析表明,不同pH值条件下,系统都具有较高的菌群多样性,且pH为6.5时最高。整个过程中Proteobacteria都是颗粒污泥内微生物群落中的优势菌门,Bacteroidetes的相对丰度次之。碳源物质为乙酸钠和丁二酸钠时,系统处理效果最佳,而葡萄糖作为碳源时,系统的处理效果最差。不同碳源条件下Proteobacteria优势菌门,相对丰度超过了50%,碳源的改变还使系统群落结构发生了明显演替,乙酸钠和葡萄糖为碳源时颗粒污泥内占绝对优势地位的都是Candidatus Competibacter,而丁二酸钠为碳源时Saprospiraceae unculturea和Thauera是优势菌属(丰度分别为8.18%和8.71%)。在进水COD/N/P不变的情况下,COD浓度为200-400 mg/L时,系统能够展现出理想的去除效果,当COD浓度为600 mg/L时,系统出水COD、NH4+-N、TP浓度均升高。系统内菌群多样性随着进水有机负荷的升高而不断降低,整个过程中Gammaproteobacteria都是系统内的优势物种,Acinetobacter和Saprospiraceae uncultured在系统里占有不小比重,但随着进水负荷升高而不断降低,氨氧化细菌Nitrosomonas和Nitrosomonadaceae uncultured也更适合于低水力负荷条件。通过改变氨氮浓度来改变C/N,当C/N为5-20的范围内,C/N的变化并未对COD、氨氮和TP的去处造成显著影响。但是C/N的减小导致NOx--N浓度的增加,PO43--P的缺乏引起NOx--N过多,同时由于缺氧阶段碳源不足,NOx--N不能被还原,进而影响系统的脱氮效果。反应器内微生物多样性随着C/N的降低而降低,Proteobacteria和Bacteroidetes始终是系统内的优势菌门。随着C/N的降低,聚磷菌Candidatus Accumulibacter逐渐成为系统内的优势菌属。氨氧化细菌Nitrosomonas和亚硝酸盐氧化细菌Rhodocyclaceae unclassified在系统内一直保持着一定比例,为系统的稳定运行提供生物基础。改变进水P043--P浓度,使C/P在16.7-50内变化时,AGS对COD和TIN的去除效果始终保持良好。但是当C/P为16.7时,系统TP去除效率最低。微生物多样性随着进水C/P的降低而略微升高,Proteobacteria和Bacteroidetes在反应器内处于优势地位。Candidatus Accumulibacter、Thauera丰度随着C/P降低而升高,Thauera成为反应器内优势菌属之一,C/P的降低促进聚磷菌和反硝化聚磷菌的生长。最后研究苯酚对AGS的毒害作用。探讨冲击影响时,当苯酚浓度低于50 mg/L,颗粒污泥能够完全去除苯酚并保持良好的脱氮除磷效果,当进水苯酚高于100mg/L以后,颗粒污泥无法完全降解苯酚且出水氨氮、TP和NO3--N浓度升高,说明系统能够抵御低于50 mg/L的苯酚的冲击影响。长期加入0-100 mg/L的苯酚时,系统出水情况有所波动但逐渐稳定,反应器始终保持着良好的脱氮除磷效果,且能够完全降解苯酚。苯酚不能作为AGS中DPAOs合成PHA和释磷的碳源。当苯酚从0增长到100 mg/L时,颗粒污泥内微生物菌群丰度和多样性都逐渐降低。Proteobacteria和Bacteroidetes台终是系统内的优势菌门,随着苯酚浓度的增加,能够降解苯酚的Thauera和Zoogloea先后成为系统内的优势菌属,但在苯酚浓度达到100 mg/L时均受到一定程度的抑制作用。此外Flavobacterium、Gracilibacteria norank和(Candidatus Accumulibacter也对苯酚具有一定的耐受能力,它们在系统中发挥着重要作用。