纤维素作为工业原料,被广泛用于造纸、化工、纺织、食品等工业领域。这些行业利用纤维素进行加工制造的同时排出大量高浓度有机污染废水,其中纤维素是主要成分之一。业内主要使用厌氧、好氧生物法处理此类废水。本研究利用实验室模拟装置,考察了厌氧、好氧组合工艺对羧甲基纤维素、微晶纤维素两种不同结晶度的含纤维素废水的处理。装置由两级UASB、两级BAF串联组合而成,分别处理羧甲基纤维素(A)与微晶纤维素(B)。　　 目前对纤维素生物降解的研究主要集中在纯培养纤维素降解菌、食草动物肠道共生纤维素降解菌群等,对于反应器内纤维素降解微生物群落的研究还比较少。本研究使用PCR-DGGE、Real-time PCR等分子生态学的手段,从定性、定量角度对不同有机负荷下、沿流程不同反应器内的微生物群落进行了研究。利用PCR-DGGE,对微生物群落的构成、变化进行了研究。利用Real-time PCR,对微生物群落内真细菌、古细菌、纤维素降解关键酶基因的分布情况进行了研究。基于定性、定量数据,对反应器纤维素降解率的差异和波动进行了分析,对纤维素在系统内的降解途径进行了推断。这些结论为类似水处理系统的纤维素去除能力评价与改进提供了分子生态学方面的依据。主要结论如下:　　 (1)经过驯化,UASB-BAF组合工艺对羧甲基纤维素、微晶纤维素均形成了较高的去除能力,并在有机负荷的冲击下保持相对稳定的去除率。在不同有机负荷下(进水COD1000、2000、3000mg/L),组合工艺对羧甲基纤维素的去除率分别稳定在:91.3％、80.4%、78.7%;对微晶纤维素的去除率分别稳定在:82.0%、83.5%、70.5%。　　 (2)UASB-BAF组合工艺对纤维素的去除,主要发生在一级UASB、一级BAF反应器,二级UASB、二级BAF反应器纤维素去除率均维持在较低水平。A1对羧甲基纤维素平均去除率为40.8%、A2为7.5%、A3为27.9%、A4为7.2%。B1对微晶纤维素平均去除率为41.5%、B2为11.4%、B3为20.8%、B4为5.0%。　　 (3)经过驯化,A1、A3内形成以纤维素降解菌为优势菌的微生物群落,A2、A4内形成以非纤维降解微生物为优势菌的微生物群落。降解纤维素的优势菌主要为梭菌属(Clostridium sp.)。非纤维素降解菌的优势菌主要包括大量变形杆菌纲微生物(77%)、美洲爱文菌(Ewingella americana)、肠杆菌属(EnterobacterSp.)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.)等。　　 (4)经过驯化,B1、B3内形成以纤维素降解菌为优势菌的微生物群落,B2、B4内形成以非纤维降解微生物为优势菌的微生物群落。降解纤维素的优势菌主要为三种梭菌属(Clostridium sp.)、一种拟杆菌属(Bacteroides sp.)、两种放线菌目(Actinomycetales)微生物。非纤维素降解菌的优势菌主要有大量变形杆菌纲微生物(50%)、肠杆菌属(Enterobacter sp.)、副球菌属(Paracoccus sp.)等。　　 (5)荧光定量结果显示纤维素内切酶基因、外切酶基因在一级UASB、一级BAF反应器内有最高丰度。A1内纤维素内切酶基因、外切酶基因丰度分别为每克污泥106copy,105copy;A3内分别为每克填料106copy,105copy;B1分别为每克污泥105copy、103copy;B3分别为每克填料105copy、104 copy。　　 (6)系统内微生物群落对纤维素的降解表现出较强的协同效应,主要表现在非纤维素降解菌与纤维素降解菌的协同、内切酶与外切酶的协同。　　 (7)反应器纤维素降解率的差异和波动,主要原因有:功能菌的缺失、功能基因的缺失、功能菌丰度的变化、群落结构变动。　　 (8)纤维素一级水解主要发生在一级UASB、一级BAF反应器内,结晶态纤维素分子在这里被分解为长链纤维素分子、短链寡糖等。二级反应器主要对一级反应器出水中的长链纤维素分子、水溶性寡糖进行纤维素二级水解,对纤维二糖、葡萄糖进行发酵生成其他代谢产物。