1材料與方法

1.1實(shí)驗裝置與運行參數

本研究采用的是由非曝氣池和曝氣池串聯(lián)組成的缺氧/好氧交替連續流反應器，反應器均由有機玻璃制成，其中曝氣池由好氧區和顆粒污泥選擇區組成，非曝氣池由缺氧區組成。為保留生物質(zhì)，本研究采用系統內部形成的水力剪切力（機械攪拌及曝氣）完成缺/好氧區的交替過(guò)程從而代替蠕動(dòng)泵壓破顆粒的不利影響，其中回流比通過(guò)控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)來(lái)計算。顆粒污泥選擇區為在好氧區內置的顆粒污泥選擇裝置，其特殊構造使其更好進(jìn)行泥水分離防止氣泡進(jìn)入選擇區內，然后使沉降的顆粒污泥返回好氧區，實(shí)現污泥的回收。內部選擇裝置由兩部分組成：①圓柱形的腔室，在外部有7個(gè)排污口，用于排放水和污泥。②在腔室的底部有2個(gè)對稱(chēng)的三角形交換孔和1個(gè)特殊的擋板，利于顆粒的沉淀。

首先生活污水由水泵進(jìn)入缺氧反應區（圖1中b區），然后經(jīng)過(guò)缺氧攪拌的生物反應后，帶有顆粒污泥的廢水流入好氧反應區（圖1中a區）。在顆粒污泥選擇區（圖1中c區）中，沉淀性能較好的顆粒污泥在沒(méi)有水泵提供任何壓力的情況下會(huì )自動(dòng)回落到好氧區（圖1中a區），實(shí)驗裝置如圖1所示，各部分體積如表1所示。反應器具體運行參數見(jiàn)表2.

1.2接種污泥與實(shí)驗用水

反應器接種實(shí)驗室培養的成熟好氧顆粒污泥，反應器初始混合液濃度為2950 mg·L-1.本實(shí)驗用水為北京市某家屬區化糞池污水，各項水質(zhì)指標見(jiàn)表3.

表3實(shí)驗用水水質(zhì)特征/mg·L-1

1.3分析及計算方法

檢測反應器出水碳、氮和磷的濃度，其中化學(xué)需氧量（COD）和總磷（TP）測定采用SB-3B型COD多參數快速測定儀，氨氮（NH4+-N）測定采用納氏試劑光度法，亞硝酸鹽氮（NO2--N）測定采用N-（1-萘基）~乙二胺光度法，硝酸鹽氮（NO3--N）測定采用紫外分光光度法。pH、DO和氧化還原電位（ORP）監測采用丹麥Unisense微電極。MLSS按照稱(chēng)重法測定。顆粒粒徑采用Mastersize 2000型激光粒度儀測定。

本實(shí)驗中HRT和回流比（R）按下式計算：

HRT=反應器體積/進(jìn)水流量

回流流量的測定按照管中流速及橫截面積計算。

回流比(R)=回流流量/進(jìn)水流量

1.4 EPS提取方法

胞外聚合物（EPS）是按照改良的熱提取方法提取，首先在室溫下取30 mL顆粒污泥于50 mL離心管用4000g的作用力離心10 min，脫水后，顆粒污泥混合物用緩沖液定容到30 mL.懸浮液在4000g作用力下再次離心15 min，去除上清液。隨后，用上述緩沖溶液重新定容至30 mL.將顆粒污泥懸浮液在水浴中加熱至60℃，30 min，每隔10 min搖動(dòng)1次，再將顆粒污泥混合物在20000g和4℃下離心20 min.進(jìn)行3次樣品平行測試。胞外聚合物中蛋白質(zhì)（PN）采用Lowry法測定，多糖（PS）采用蔥酮硫酸法測定。

1.5三維熒光和平行因子分析

在本研究階段，對不同階段顆粒污泥的EPS進(jìn)行了三維熒光掃描，采用掃描參數為：激發(fā)/發(fā)射波長(cháng)間隔10 nm，掃描速度15000 nm·min-1，激發(fā)帶寬及發(fā)射帶寬為10 nm，增益（PMT）為550 V，自動(dòng)匹配響應時(shí)間。得到掃描數據組后，采用Stedmon和Rasmus Bro開(kāi)發(fā)的MALAB toolbox DOM Fluor對得到的結果進(jìn)行平行因子法建模。根據每個(gè)模型的殘差確定每個(gè)樣品中的組分數。

其他參數也用于深入分析數據：實(shí)驗計算出腐殖化指數（HIX）以衡量腐化度。HIX的計算基于Ex在255 nm處Em為435——480 nm和300——345 nm的發(fā)射光譜面積之比。此外，根據McKnight等的研究，具有較低芳香性的微生物衍生的富里酸比有機或土壤來(lái)源的富里酸吸收更少的可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)。因此，Johnson等開(kāi)發(fā)了一種使用熒光指數（FI）的計算方法，該方法高度概括了溶解有機物（DOM）的信息。熒光指數的計算是基于Ex在370 nm處Em為470 nm和520 nm的熒光發(fā)射強度之比。

1.6微生物分析

此外，本章研究取系統階段Ⅲ末期的好氧顆粒污泥為樣品，對連續流系統中的微生物種群特性分析，樣品于50 mL離心管中在~20℃下保存。高通量測序及系統發(fā)育樹(shù)的繪制工作由ALLWEGENE公司（中國，北京）完成，其DNA提取、PCR擴增、高通量測序及數據處理過(guò)程如文獻所述，使用E.Z.N.ASoil DNA試劑盒（OMEGA，Norcross，GA，USA）進(jìn)行DNA的提取和純化，提純過(guò)的DNA在1%的瓊脂膠內電泳。細菌的16s RNA擴增用探針為：336-F（5′~GTACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′）和806-R（5′~GTGGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′），測序區段為V3-V4，使用TransGenAP221-02：TrasStart Fastpfu DNA擴增試劑盒（TransGen Biotech，中國，北京）。原始數據使用Mothur和QIIME處理。每個(gè)樣品中得到大于150000個(gè)序列，每個(gè)序列440 bp.得到的有效基因序列從門(mén)到屬進(jìn)行歸類(lèi)，操作分類(lèi)單元（operational taxonomic units，OTUs）聚類(lèi)時(shí)取變異系數3%.并使用Chao 1指數及Shannon指數進(jìn)行系統多樣性表征。接著(zhù)對OTU進(jìn)行歸類(lèi)，分析系統中微生物的功能菌群。

HRT和DO、曝氣強度、水力停留對好氧顆粒污泥連續流系統的影響（一）

HRT和DO、曝氣強度、水力停留對好氧顆粒污泥連續流系統的影響（二）

HRT和DO、曝氣強度、水力停留對好氧顆粒污泥連續流系統的影響（三）

HRT和DO、曝氣強度、水力停留對好氧顆粒污泥連續流系統的影響（四）