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好氧颗粒污泥(Aerobic granular sludge,AGS)因具有沉降性能好,抗冲击能力强,微生物种类丰富和脱氮除磷效率高的特点而被广泛关注,具有较好的应用前景,但AGS作为一种特殊的生物膜结构,其形成周期较长且稳定性较差的特点限制了该技术的应用与发展。因此,本文从群体感应和猝灭效应角度分析好氧颗粒污泥形成过程中以及膨胀过程,对信号分子和胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)各组分变化进行相关分析,探索AGS的形成机理和调控群体感应和猝灭效应对AGS的影响,为AGS的快速培养和稳定运行提供解决思路。主要结论如下:(1)AGS形成过程中,污泥粒径不断增大,最终粒径约为150μm,对污染物去除效果明显提升,EPS含量明显升高,代谢功能和细胞转化功能的相关蛋白增幅较大,AHLs含量由1858.2 mg/gMLVSS增至2583.3 mg/gMLVSS,群感效应整体为加强趋势,其中C6-HSL和C8-HSL与紧密结合型蛋白质(Tightly Bound-Protein,TB-PN),紧密结合型多糖(Tightly Bound-Polysaccharide,TB-PS)和紧密结合型胞外聚合物(Tightly Bound EPS,TB-EPS)呈现极显著正相关。絮状污泥颗粒化过程中功能蛋白42.53%集中在分子功能,17.96%集中在细胞组分,39.52%集中在生物过程。Gemmobacter(芽孢杆菌)和Saccharibacteria(螺旋体菌属)丰度在好氧颗粒污泥中出现显著提升,Stenotrophomonas(嗜麦芽窄食单胞菌)和Rhizobium(根瘤菌属)等与群体感应及猝灭效应相关的菌群在絮状污泥颗粒化过程中变化较大。(2)随着AGS的膨胀,污泥的整体结构较不稳定,污泥的SVI值及zeta电位逐渐升高,污泥EPS含量明显上升,主要以溶解型蛋白质(Soluble Microbial Products-Protein,SMP-PN)和TB-PN增长为主。AHLs含量由1278.1 mg/gMLVSS增至4307.1 mg/gMLVSS,群体感应随丝状菌的繁殖增强,微生物间分泌大量信号分子使丝状菌迅速繁殖。好氧颗粒污泥膨胀过程中功能蛋白41.98%集中在分子功能,18.06%集中在细胞组分,39.96%集中在生物过程。膨胀污泥中Sphaerotilus(球衣菌属)丰度明显上升,信号分子产生菌群为Nitrospira(硝化螺旋菌属),Rhodobacter(红杆菌属)和Rhizobium(根瘤菌属),群感猝灭菌群以Flavobacterium(黄杆菌属)和Acidovorax(嗜酸菌属)为主。(3)初期颗粒污泥中投加信号分子后AHLs含量由2404.0 mg/gMLVSS增至3081.8mg/gMLVSS,群体感应增强,从而加速生物膜的增长,促进好氧颗粒污泥中微生物的新陈代谢。强化群体感应有利于污泥系统实现较好的脱氮效果,增加微生物多样性,Chromatiales(紫细菌),Alphaproteobacteria(α-变形菌)和Prosthecobacter(突柄杆菌属)成为优势菌属。在膨胀好氧颗粒污泥中强化群体猝灭效应后,胞外聚合物含量未发生明显变化,污泥沉降性能明显增强。膨胀污泥系统有较好的抗冲击能力,强化群体猝灭效应后群体感应相关菌属丰度增加以生成信号分子,Acidovorax(嗜酸菌属)丰度增加,Haliscomenobacter(幽门螺杆菌)丰度降低,进而有效抑制丝状菌的繁殖。