隨著我國工業化(hua)進程的(de)(de)(de)不(bu)斷(duan)加快，工業廢水(shui)排放量(liang)也日益激增，其對水(shui)環境的(de)(de)(de)影響(xiang)程度已不(bu)容(rong)忽視(shi)。特別是(shi)高濃度氨(an)氮廢水(shui)的(de)(de)(de)超標排放，極易造成自(zi)然水(shui)體富營養化(hua)，出現(xian)水(shui)華(hua)和赤潮現(xian)象。生化(hua)處(chu)理是(shi)現(xian)今應用廣、經濟的(de)(de)(de)污水(shui)處(chu)理方(fang)式，常見工藝包括以活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)污泥法為(wei)基礎(chu)的(de)(de)(de)AO，A2/O和MBR等。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)污泥內部微(wei)(wei)生物(wu)在代(dai)謝(xie)分解污染物(wu)時，一方(fang)面將污染物(wu)中的(de)(de)(de)碳氮物(wu)質用于(yu)自(zi)身(shen)生長，另一方(fang)面，與其他生物(wu)共同組成較(jiao)為(wei)穩定的(de)(de)(de)微(wei)(wei)生態系(xi)統。因(yin)此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)污泥中微(wei)(wei)生物(wu)多樣性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)研究(jiu)對優化(hua)處(chu)理工藝具有重要意義。

然而(er)，由于(yu)傳統分(fen)子生物學技(ji)(ji)術(shu)的限(xian)制，分(fen)離培(pei)養法只能(neng)鑒別不(bu)足1%的微(wei)生物，難以(yi)揭示(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)污泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)微(wei)生物的群落結構和生長機制。近年來，隨著分(fen)子生物學技(ji)(ji)術(shu)的發(fa)(fa)展，具(ju)有通量高(gao)(gao)、成本低、靈(ling)敏度(du)高(gao)(gao)、流程自動化(hua)等(deng)(deng)(deng)(deng)優(you)勢的高(gao)(gao)通量測序技(ji)(ji)術(shu)已(yi)廣(guang)泛應用于(yu)污泥(ni)微(wei)生物的研究，并(bing)且在(zai)揭示(shi)水(shui)(shui)(shui)處理(li)工(gong)藝(yi)(yi)功能(neng)菌(jun)(jun)群方面(mian)發(fa)(fa)揮了重要作(zuo)用。AO工(gong)藝(yi)(yi)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)重要的活(huo)(huo)性(xing)(xing)污泥(ni)法工(gong)藝(yi)(yi)之一(yi)，具(ju)有耗(hao)能(neng)低、脫氮效果(guo)良好、抗沖(chong)擊負荷能(neng)力強等(deng)(deng)(deng)(deng)優(you)點，其微(wei)生物群落結構動態主(zhu)(zhu)要受溫度(du)和進水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質等(deng)(deng)(deng)(deng)影響。孫豆豆通過對(dui)比5 ℃及10 ℃下AO工(gong)藝(yi)(yi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的活(huo)(huo)性(xing)(xing)污泥(ni)，發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)各微(wei)生物樣品門(men)(men)、綱水(shui)(shui)(shui)平(ping)上差異較小(xiao)，主(zhu)(zhu)要綱均為(wei)(wei)(wei)鞘脂桿菌(jun)(jun)綱和Betaproteobacteria綱，而(er)嗜熱絲(si)菌(jun)(jun)門(men)(men)和脫鐵桿菌(jun)(jun)門(men)(men)等(deng)(deng)(deng)(deng)只在(zai)5 ℃的樣品中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)。蒙小(xiao)俊等(deng)(deng)(deng)(deng)研究發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)，AO工(gong)藝(yi)(yi)處理(li)焦化(hua)廢水(shui)(shui)(shui)時，其處理(li)效果(guo)穩定期好氧(yang)段(duan)(duan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)優(you)勢菌(jun)(jun)門(men)(men)主(zhu)(zhu)要為(wei)(wei)(wei)Proteobacteria、Planctomycetes、Acidobacteria、Candidatus、Saccharibacteria和Bacteroidetes等(deng)(deng)(deng)(deng)，并(bing)且Proteobacteria門(men)(men)占主(zhu)(zhu)導地位，其相對(dui)豐度(du)比例(li)為(wei)(wei)(wei)36.00%~76.98%。鄒曉鳳等(deng)(deng)(deng)(deng)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)在(zai)AO工(gong)藝(yi)(yi)處理(li)煤化(hua)工(gong)廢水(shui)(shui)(shui)時，好氧(yang)段(duan)(duan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)微(wei)生物的主(zhu)(zhu)要菌(jun)(jun)屬為(wei)(wei)(wei)未分(fen)類菌(jun)(jun)屬、Nitrospira、Nitrosospira、Azospira、Coxiella和Vampirovibrio等(deng)(deng)(deng)(deng)。

此外，在淀(dian)粉(fen)廢(fei)水(shui)(shui)中，氨氮含量較高，碳氮比(bi)難(nan)以滿足微(wei)(wei)生物(wu)(wu)正常代謝分解(jie)(jie)。利用AO工(gong)藝(yi)解(jie)(jie)讀淀(dian)粉(fen)廠(chang)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)效(xiao)能及(ji)(ji)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)群落(luo)結(jie)(jie)構的(de)(de)研究，以及(ji)(ji)結(jie)(jie)合(he)實際污水(shui)(shui)廠(chang)及(ji)(ji)實驗(yan)室小試裝置解(jie)(jie)讀其運(yun)行過(guo)程(cheng)中微(wei)(wei)生物(wu)(wu)差異性的(de)(de)研究均鮮有(you)報道。基于(yu)此，本(ben)研究以河北某淀(dian)粉(fen)工(gong)業(ye)污水(shui)(shui)處(chu)理(li)廠(chang)及(ji)(ji)實驗(yan)室AO反應(ying)器為研究對象，通過(guo)調試AO工(gong)藝(yi)的(de)(de)運(yun)行參(can)數(shu)優(you)化水(shui)(shui)質(zhi)處(chu)理(li)效(xiao)果;同(tong)時利用Miseq測(ce)序技術，解(jie)(jie)析污水(shui)(shui)廠(chang)及(ji)(ji)實驗(yan)室AO反應(ying)器各階(jie)段微(wei)(wei)生物(wu)(wu)群落(luo)動態變(bian)化;結(jie)(jie)合(he)ANOVA分析方法(fa)，解(jie)(jie)讀污水(shui)(shui)廠(chang)及(ji)(ji)實驗(yan)室AO反應(ying)器微(wei)(wei)生物(wu)(wu)群落(luo)結(jie)(jie)構差異，為淀(dian)粉(fen)工(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)的(de)(de)穩定(ding)運(yun)行提(ti)供技術支撐與理(li)論依據。

1 材料與方法

1.1 污水站及(ji)反應器(qi)運行

污(wu)(wu)(wu)泥(ni)樣(yang)品取(qu)自河北省某淀粉工(gong)(gong)業(ye)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處理廠(chang)，該廠(chang)設(she)計(ji)水(shui)(shui)(shui)量15 000 m3·d−1，進(jin)水(shui)(shui)(shui)主要有3個(ge)來源：淀粉廠(chang)區(qu)廢水(shui)(shui)(shui)、維(wei)(wei)生素(su)(su)B12廠(chang)區(qu)廢水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)企業(ye)內部(bu)生活污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)。其中(zhong)淀粉園區(qu)廢水(shui)(shui)(shui)量9 948 m3·d−1，維(wei)(wei)生素(su)(su)B12廢水(shui)(shui)(shui)量5 956 m3·d−1。該站主體工(gong)(gong)藝(yi)(yi)為多(duo)組改良型AO工(gong)(gong)藝(yi)(yi)，進(jin)水(shui)(shui)(shui)COD和(he)(he)NH4+-N平均濃度分別(bie)為500 mg·L−1和(he)(he)450 mg·L−1。污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)站主要設(she)計(ji)運行參數：污(wu)(wu)(wu)泥(ni)濃度3 000 mg·L−1，混合液回流比50%，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)回流比50%。共(gong)監測水(shui)(shui)(shui)質142 d，其中(zhong)第(di)1～60天為前期(qi)調試階段(duan)(duan)，第(di)61～142天為后期(qi)穩定運行階段(duan)(duan)。分別(bie)于污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)調試開始時(shi)及氨(an)氮去除(chu)率(lv)穩定在98%時(shi)，即第(di)3天取(qu)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)樣(yang)品，編號為X1(缺氧段(duan)(duan))和(he)(he)X2(好氧段(duan)(duan))，第(di)132天取(qu)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)樣(yang)品編號為Z1(缺氧段(duan)(duan))和(he)(he)Z2(好氧段(duan)(duan))。取(qu)樣(yang)置(zhi)于冰桶(tong)中(zhong)運回實(shi)驗室，離(li)心(5 min，11 000 r·min−1)后稱取(qu)5 g冷(leng)凍(dong)于−80 ℃冰箱中(zhong)，以(yi)備DNA提取(qu)。

AO反應器如圖1所示，其采用有(you)機玻(bo)璃(li)制作，主體由進(jin)水(shui)(shui)桶(50 L)，缺(que)氧(yang)池(chi)(A池(chi)，1.8 L)，好(hao)氧(yang)池(chi)(O池(chi)，5.4 L)以及沉淀池(chi)和蠕動(dong)泵組(zu)成。接種污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥取自(zi)淀粉工業污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)處理廠(chang)(chang)生(sheng)化池(chi)，接種污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥濃度(MLSS)為(wei)3 000 mg·L−1左右。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥取回后，悶曝24 h后排(pai)出上清液，去除原(yuan)有(you)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)中的(de)(de)有(you)機成分(fen)，在(zai)AO工藝溶液體積不(bu)變的(de)(de)情況下緩(huan)慢進(jin)人工配(pei)水(shui)(shui)。為(wei)保證(zheng)實驗室(shi)AO裝置與(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)可比性，進(jin)水(shui)(shui)COD和氨(an)氮平均濃度分(fen)別(bie)為(wei)500 mg·L−1和450 mg·L−1，人工配(pei)水(shui)(shui)組(zu)成：葡(pu)萄糖680 mg·L−1，氯(lv)(lv)化銨440 mg·L−1，磷酸二氫(qing)鉀100 mg·L−1，七(qi)水(shui)(shui)合(he)硫(liu)酸鎂100 mg·L−1，七(qi)水(shui)(shui)合(he)硫(liu)酸鋅0.06 mg·L−1，氯(lv)(lv)化鈣47 mg·L−1，硫(liu)酸亞鐵40 mg·L−1，硫(liu)酸鎂40 mg·L−1，并且需添加微量(liang) CoCl2·6H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O，以保證(zheng)微生(sheng)物生(sheng)長(chang)所必需的(de)(de)微量(liang)元(yuan)素[11]。

AO工藝進水及(ji)(ji)污(wu)(wu)泥回(hui)(hui)流均采用蠕動(dong)泵控制(zhi)流量(liang)，進水流量(liang)初期(qi)控制(zhi)為0.1 L·h−1，因裝(zhuang)置反應體(ti)積(ji)較小，蠕動(dong)泵污(wu)(wu)泥及(ji)(ji)硝化(hua)(hua)液回(hui)(hui)流量(liang)較低，故適當(dang)提高回(hui)(hui)流比，使(shi)污(wu)(wu)泥和硝化(hua)(hua)液回(hui)(hui)流比分(fen)別為200%和99%，初期(qi)缺氧(yang)段和好氧(yang)段溶解(jie)氧(yang)濃度分(fen)別為0.1 mg·L−1和6.5 mg·L−1。水質監測共45 d。在(zai)實際監測過(guo)程中(zhong)，根據COD濃度變(bian)化(hua)(hua)投加碳源，在(zai)污(wu)(wu)泥馴化(hua)(hua)過(guo)程中(zhong)及(ji)(ji)AO反應器脫氮效率穩定在(zai)85%時(shi)，水質不再發生明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)，分(fen)別在(zai)第5天(tian)、第20天(tian)、第41天(tian)取污(wu)(wu)泥樣(yang)品150 mL，根據時(shi)間(jian)先后順序編號W1、W2、W3，離心(xin)(5 min，11 000 r·min−1)后稱取5 g冷凍于−80 ℃冰(bing)箱中(zhong)，以備(bei)DNA提取。

1.2 DNA提取及PCR擴增

DNA提取采用PowerSoil® DNA Isolation Kit試劑盒，按(an)照試劑盒流程提取DNA。以所(suo)提取各樣(yang)品(pin)DNA為(wei)模版(ban)，對其(qi)16S rDNA V4區擴增(zeng)。反應體系(xi)為(wei)30 μL，上游引(yin)物(wu)為(wei)EUb341f：5′-cctacgggaggcagcag-3′，下游引(yin)物(wu)為(wei)Eub907r：5′-ccgtcaattcctttgagttt-3′。PCR擴增(zeng)管中添加DNA模板0.5 μL，正(zheng)反向引(yin)物(wu)各0.6 μL，滅菌水22.4 μL，dNTP 2.4 μL，3 μL緩(huan)沖(chong)液，ExTaq酶0.5 μL。PCR反應程序：先94 ℃預變性10 min，然后(hou)進行30個循(xun)環(94 ℃變性1 min，55 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min)，后(hou)72 ℃延伸10 min。

擴(kuo)增(zeng)結束后(hou)，運(yun)用(yong)1%瓊脂糖(tang)凝膠電泳對PCR產(chan)物(wu)進(jin)行檢測(ce)(ce)，使用(yong)Axyprep DNA凝膠回(hui)收(shou)試劑盒(AXYGEN)切(qie)膠回(hui)收(shou)DNA。PCR擴(kuo)增(zeng)后(hou)的條帶亮度明顯，位置清晰，可直接用(yong)于后(hou)續測(ce)(ce)序分析。委托北京理化(hua)分析測(ce)(ce)試中心進(jin)行Illumina MiSeq高通量(liang)測(ce)(ce)序。

1.3 高通量測序數據分析(xi)

本(ben)(ben)研究采用(yong)(yong)(yong)Illumina MiSeq PE2 × 125測序方法進(jin)行(xing)測序。測序數據(ju)下機后，根據(ju)Barcode拆分(fen)不同樣本(ben)(ben)數據(ju)，并(bing)去除Barcode序列及引(yin)物(wu)序列，利(li)用(yong)(yong)(yong)FastQC對(dui)序列進(jin)行(xing)質(zhi)量控制。使(shi)用(yong)(yong)(yong)FLASH(v1.2.7，ccb.jhu.edu/software/FLASH/)根據(ju)overlap拼接(jie)Miseq雙端(duan)測序數據(ju)，拼接(jie)成功(gong)率控制在90%以上。利(li)用(yong)(yong)(yong)QIIME(1.8，qiime.org/)過濾低質(zhi)量序列，利(li)用(yong)(yong)(yong)UCLUST (v1.2.22， //www.drive5.com/uclust/downloads1_2_22q.html)對(dui)獲(huo)(huo)得(de)的高質(zhi)量序列進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)分(fen)類單元(OTU)劃分(fen)，97%作(zuo)為相似性閾值(zhi)，并(bing)將(jiang)獲(huo)(huo)得(de)的OTU與(yu)(yu)SILVA(Realease123，www.arb-silva.de)非冗(rong)余度0.9的16S序列數據(ju)庫比對(dui)，獲(huo)(huo)得(de)各OTU代表序列的分(fen)類信息。基(ji)于(yu)OTU的聚類結(jie)果，使(shi)用(yong)(yong)(yong)QIIME(1.8，qiime.org/)軟件計(ji)算各個(ge)樣本(ben)(ben)α多樣性，以反映(ying)本(ben)(ben)次測序深度、物(wu)種均勻性等，并(bing)根據(ju)注(zhu)釋(shi)結(jie)果，計(ji)算樣本(ben)(ben)間距離矩陣，進(jin)行(xing)PCA可(ke)視化。利(li)用(yong)(yong)(yong)ANOVA(analysis of variance)方法計(ji)算污水(shui)廠與(yu)(yu)反應器中(zhong)門(men)和綱(gang)水(shui)平上物(wu)種注(zhu)釋(shi)的豐度差異情況。利(li)用(yong)(yong)(yong)冗(rong)余分(fen)析(xi)(RDA)解析(xi)微生物(wu)與(yu)(yu)環境因子的相關(guan)性。實驗設(she)計(ji)原始數據(ju)上傳NCBI網站，數據(ju)項目編號(hao)(BioSample accession)為SAMN08107549。

1.4 常規水質指(zhi)標測(ce)定

廢水中常(chang)規指標檢測方法(fa)為：COD采用(yong)微波消解法(fa);氨氮采用(yong)納(na)氏試劑(ji)分(fen)光(guang)光(guang)度法(fa)(HJ 535-2009);硝(xiao)態氮采用(yong)麝香(xiang)草(cao)酚分(fen)光(guang)光(guang)度法(fa)(GB/T 5750.5-2006);亞硝(xiao)態氮利用(yong)N-(1-萘(nai)基)-乙二胺分(fen)光(guang)光(guang)度法(fa)(GB/T 7493-1987);污泥濃度(MLSS)利用(yong)恒重法(fa);pH采用(yong)PHB-2型pH計;DO采用(yong)LDO™ 便攜式溶氧儀。

1.5 統計分析

所得微(wei)生物群(qun)落結(jie)構(gou)數據利用SPSS 19.0軟件進行差(cha)異顯著性分析，P<0.05 表(biao)示(shi)(shi)差(cha)異顯著，P<0.01表(biao)示(shi)(shi)差(cha)異極顯著。

2 結果與討論

2.1 水質處理效果分析

對(dui)污水(shui)廠和(he)實驗室反應器AO工藝處理(li)系統進(jin)行(xing)水(shui)質指標(biao)監測，分別共計(ji)142 d和(he)45 d，其對(dui)氨氮和(he)COD處理(li)效果分別如圖2和(he)圖3所(suo)示。

污(wu)(wu)(wu)水(shui)廠進(jin)水(shui)COD濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)384~732 mg·L−1，出水(shui)COD濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)24~145 mg·L−1，COD去(qu)除(chu)(chu)率為(wei)(wei)(wei)(wei)73.54%~96.52%，COD平均去(qu)除(chu)(chu)率為(wei)(wei)(wei)(wei)87.25%。污(wu)(wu)(wu)水(shui)廠進(jin)水(shui)氨(an)氮(dan)(dan)濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)256.0~491.0 mg·L−1，出水(shui)氨(an)氮(dan)(dan)濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)1.1~163.0 mg·L−1，氨(an)氮(dan)(dan)去(qu)除(chu)(chu)率為(wei)(wei)(wei)(wei)64.15%~99.66%，氨(an)氮(dan)(dan)平均去(qu)除(chu)(chu)率為(wei)(wei)(wei)(wei)89.57%。研(yan)(yan)(yan)究表明，淀粉(fen)工業廢水(shui)含有大(da)量(liang)(liang)含碳有機(ji)物、含氮(dan)(dan)有機(ji)物以及(ji)多種(zhong)微量(liang)(liang)元素，易被微生(sheng)物利用分解。本研(yan)(yan)(yan)究中，污(wu)(wu)(wu)水(shui)廠污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)前期較低，在(zai)運(yun)行第3天(tian)(tian)取樣(yang)，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)2 215 mg·L−1。為(wei)(wei)(wei)(wei)了提(ti)高(gao)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)硝化能(neng)力，污(wu)(wu)(wu)水(shui)廠提(ti)高(gao)生(sheng)化池水(shui)溫，由(you)29 ℃提(ti)高(gao)到34 ℃，同時(shi)延長污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)停留時(shi)間(jian)，到第132天(tian)(tian)所采樣(yang)品(pin)Z1、Z2污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)已達到3 683 mg·L−1，COD和(he)氨(an)氮(dan)(dan)濃(nong)(nong)度(du)(du)去(qu)除(chu)(chu)效果(guo)(guo)逐漸提(ti)高(gao)。鄧仁(ren)建等(deng)研(yan)(yan)(yan)究發現，提(ti)高(gao)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)有助(zhu)于提(ti)高(gao)COD和(he)總(zong)氮(dan)(dan)去(qu)除(chu)(chu)率，在(zai)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)(wei)4 300 mg·L−1時(shi)，SBR總(zong)磷去(qu)除(chu)(chu)率高(gao)為(wei)(wei)(wei)(wei)75.6%。KAWASAKI等(deng)研(yan)(yan)(yan)究發現，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)較低時(shi)，有機(ji)物不能(neng)被完全(quan)降解;當污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)(nong)度(du)(du)維持(chi)在(zai)3 000~5 000 mg·L−1時(shi)，處理(li)效果(guo)(guo)穩(wen)定。

實驗室AO反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)進(jin)水(shui)(shui)(shui)COD濃(nong)度為(wei)315~478 mg·L−1，終出水(shui)(shui)(shui)COD濃(nong)度為(wei)40~80 mg·L−1，COD去(qu)除率為(wei)78.57%~90.83%，COD平(ping)均(jun)(jun)去(qu)除率為(wei)84.22%。進(jin)水(shui)(shui)(shui)氨(an)氮(dan)(dan)濃(nong)度為(wei)364~521 mg·L−1，出水(shui)(shui)(shui)氨(an)氮(dan)(dan)濃(nong)度為(wei)49.9~434.7 mg·L−1，氨(an)氮(dan)(dan)去(qu)除率為(wei)4.21%~88.50%，氨(an)氮(dan)(dan)平(ping)均(jun)(jun)去(qu)除率為(wei)39.57%。反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)脫(tuo)氮(dan)(dan)效率達(da)(da)到(dao)(dao)88.50%，認(ren)為(wei)反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)啟動成(cheng)功(gong)。COD去(qu)除效果(guo)變化(hua)(hua)不明顯(xian)，前(qian)期(qi)污(wu)泥(ni)馴化(hua)(hua)階段直(zhi)到(dao)(dao)Z后(hou)，COD去(qu)除率均(jun)(jun)在(zai)90%以(yi)上，甚(shen)至出現0 mg·L−1，證明該(gai)(gai)實驗反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)進(jin)水(shui)(shui)(shui)可能存(cun)在(zai)碳(tan)源(yuan)(yuan)不足的情(qing)況，需(xu)外加碳(tan)源(yuan)(yuan)提高脫(tuo)氮(dan)(dan)性(xing)能。前(qian)期(qi)(第(di)1～10天(tian))和中期(qi)(第(di)11～35天(tian))污(wu)泥(ni)馴化(hua)(hua)階段處理效果(guo)較差(cha)，后(hou)期(qi)(第(di)36～45天(tian))處理效果(guo)逐漸好轉(zhuan)，結(jie)果(guo)表明該(gai)(gai)淀粉工業污(wu)水(shui)(shui)(shui)處理廠的活性(xing)污(wu)泥(ni)對相同氨(an)氮(dan)(dan)、COD濃(nong)度的淀粉工業廢水(shui)(shui)(shui)及葡萄糖(tang)模擬廢水(shui)(shui)(shui)均(jun)(jun)能達(da)(da)到(dao)(dao)較好的處理效果(guo)。鐘振(zhen)興等通過接種實際污(wu)水(shui)(shui)(shui)廠好氧池污(wu)泥(ni)，以(yi)實驗室反(fan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)(qi)處理模擬廢水(shui)(shui)(shui)時發(fa)現，COD和氨(an)氮(dan)(dan)的去(qu)除率分(fen)別(bie)高達(da)(da)90.9%和90.4%，并(bing)基(ji)本(ben)保(bao)持穩(wen)定，這與本(ben)研究結(jie)果(guo)相一致(zhi)。

2.2 微生物群(qun)落多樣(yang)性分析(xi)

為(wei)了進一步揭示AO工藝中(zhong)(zhong)污染(ran)物的去除途徑(jing)，采用(yong)Illumina高(gao)通量測序(xu)(xu)對活性(xing)(xing)(xing)污泥樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)中(zhong)(zhong)微生物菌(jun)群(qun)(qun)(qun)進行多樣(yang)(yang)(yang)性(xing)(xing)(xing)分析。如表1所(suo)示，7個(ge)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)獲得的有效(xiao)OTU數(shu)(shu)(shu)在1 087 ~1 628個(ge)之(zhi)間，好氧池OTU數(shu)(shu)(shu)目在污水廠及反應器(qi)中(zhong)(zhong)均(jun)呈現下降趨(qu)勢(shi)，其原因可能(neng)是專屬菌(jun)群(qun)(qun)(qun)相對含量逐(zhu)漸提(ti)高(gao)。Chao1指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)(shu)側重于(yu)群(qun)(qun)(qun)落豐度(du)(du)(du)，PD whole tree指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)(shu)與Shannon指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)(shu)側重于(yu)群(qun)(qun)(qun)落的多樣(yang)(yang)(yang)性(xing)(xing)(xing)，數(shu)(shu)(shu)值越大，群(qun)(qun)(qun)落多樣(yang)(yang)(yang)性(xing)(xing)(xing)越高(gao)，菌(jun)群(qun)(qun)(qun)覆(fu)蓋(gai)度(du)(du)(du)指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)(shu)(Goods coverage指(zhi)(zhi)數(shu)(shu)(shu))用(yong)來表示本次(ci)測序(xu)(xu)相對于(yu)整體樣(yang)(yang)(yang)本的覆(fu)蓋(gai)程度(du)(du)(du)，數(shu)(shu)(shu)值越高(gao)，覆(fu)蓋(gai)程度(du)(du)(du)越高(gao)。

表1 活性污泥(ni)中菌群多樣性指數

由(you)表(biao)1可(ke)(ke)知，在(zai)(zai)(zai)97%的(de)(de)相(xiang)似水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)平(ping)上(shang)，Goods coverage指(zhi)數(shu)均(jun)在(zai)(zai)(zai)94%以上(shang)，說明本(ben)次測序結(jie)(jie)果(guo)可(ke)(ke)充分反應(ying)微(wei)生(sheng)物真實(shi)情況(kuang)。Chao1指(zhi)數(shu)在(zai)(zai)(zai)實(shi)驗(yan)室AO反應(ying)器的(de)(de)好(hao)氧(yang)段(duan)中(zhong)整體高于污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠，說明其物種(zhong)豐富度(du)較(jiao)高，并且(qie)在(zai)(zai)(zai)各(ge)(ge)個樣(yang)品中(zhong)，隨著水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)好(hao)轉，Chao1指(zhi)數(shu)呈現降低趨勢(shi)。而Shannon和(he)(he)(he)Simpson指(zhi)數(shu)在(zai)(zai)(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠的(de)(de)好(hao)氧(yang)段(duan)中(zhong)明顯(xian)低于AO反應(ying)器，表(biao)明生(sheng)物多(duo)(duo)樣(yang)性在(zai)(zai)(zai)AO反應(ying)器中(zhong)較(jiao)高，且(qie)在(zai)(zai)(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠中(zhong)缺氧(yang)段(duan)豐富度(du)和(he)(he)(he)多(duo)(duo)樣(yang)性高于好(hao)氧(yang)段(duan)。上(shang)述(shu)結(jie)(jie)果(guo)原因可(ke)(ke)能是(shi)各(ge)(ge)個生(sheng)物系統(tong)體系運行條件有差(cha)(cha)異(yi)(yi)，盡管2系統(tong)均(jun)能對(dui)氨氮、COD達到很好(hao)的(de)(de)去除(chu)效(xiao)率(lv)，但物種(zhong)多(duo)(duo)樣(yang)性及豐富度(du)均(jun)存在(zai)(zai)(zai)差(cha)(cha)異(yi)(yi)，表(biao)明水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)成分存在(zai)(zai)(zai)差(cha)(cha)異(yi)(yi)時，作(zuo)用菌群(qun)差(cha)(cha)異(yi)(yi)較(jiao)大。ZHANG等研究(jiu)結(jie)(jie)果(guo)與(yu)本(ben)實(shi)驗(yan)結(jie)(jie)果(guo)類似，利用CA解析15個不同進水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)及工(gong)藝的(de)(de)污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)廠微(wei)生(sheng)物群(qun)落結(jie)(jie)構，相(xiang)對(dui)距離為0.6 時，根據進水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)差(cha)(cha)異(yi)(yi)分為5組，進水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)差(cha)(cha)異(yi)(yi)是(shi)影響微(wei)生(sheng)物多(duo)(duo)樣(yang)性和(he)(he)(he)豐富度(du)的(de)(de)關鍵因素。具體聯系污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)寶或參見(jian)//www.dowater.com更多(duo)(duo)相(xiang)關技術(shu)文檔。

2.3 微生物群落多樣性的主成分(fen)分(fen)析

根據主成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi)得到(dao)各樣(yang)本OTU數據的因子(zi)載荷(he)，其是污(wu)泥(ni)(ni)樣(yang)品中微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)落結(jie)(jie)構(gou)和(he)功能的具體反(fan)(fan)(fan)映(ying)(ying)。圖4為(wei)(wei)污(wu)水廠及AO反(fan)(fan)(fan)應器7個樣(yang)品的微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)落主成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析(xi)圖，反(fan)(fan)(fan)映(ying)(ying)了不同進水成(cheng)分(fen)(fen)污(wu)泥(ni)(ni)樣(yang)品的因子(zi)載荷(he)變化，樣(yang)本間空間距離(li)較(jiao)近(jin)，表明(ming)物(wu)種(zhong)(zhong)組成(cheng)相(xiang)對(dui)(dui)類(lei)似。如圖4所示，橫坐標PC1貢獻(xian)度(du)(du)為(wei)(wei)66.3%，PC2貢獻(xian)度(du)(du)為(wei)(wei)29.1%，PC3貢獻(xian)度(du)(du)為(wei)(wei)2.5%，污(wu)水廠樣(yang)品分(fen)(fen)布在一側，離(li)散(san)程度(du)(du)較(jiao)高，實驗(yan)室AO反(fan)(fan)(fan)應器中W1、W2和(he)W3微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)落結(jie)(jie)構(gou)相(xiang)似度(du)(du)較(jiao)高。X1、X2距離(li)相(xiang)對(dui)(dui)于Z1和(he)Z2較(jiao)遠,W2、W3距離(li)相(xiang)對(dui)(dui)于W1距離(li)較(jiao)近(jin)。綜上(shang)分(fen)(fen)析(xi)，污(wu)水廠缺氧段(duan)好(hao)氧段(duan)中存在專屬菌群(qun)，其差(cha)異(yi)大，水處理效果良好(hao)，郭小(xiao)(xiao)(xiao)馬等的研究結(jie)(jie)果與(yu)本研究結(jie)(jie)果類(lei)似，在COD和(he)氨氮去(qu)除率分(fen)(fen)別達到(dao)81%和(he)91%時，缺氧段(duan)與(yu)好(hao)氧段(duan)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)種(zhong)(zhong)類(lei)無明(ming)顯差(cha)異(yi)但(dan)相(xiang)對(dui)(dui)數量(liang)差(cha)異(yi)明(ming)顯。而實驗(yan)室AO反(fan)(fan)(fan)應器反(fan)(fan)(fan)應體系(xi)較(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)，微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)落結(jie)(jie)構(gou)差(cha)異(yi)相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)。

2.4 微生物菌群結構分析

在門、綱和(he)屬(shu)水(shui)平上對測序結果進行(xing)歸類，分析(xi)所(suo)取4個污水(shui)站(zhan)污泥樣(yang)品和(he)3個反應器樣(yang)品在不同分類水(shui)平上的(de)菌群組成及相對豐度(du)差異，結果見(jian)圖(tu)5。

在(zai)(zai)門(men)級別(bie)，淀粉工(gong)(gong)業污(wu)水(shui)(shui)廠中(zhong)各(ge)(ge)(ge)樣(yang)品中(zhong)(X1~Z2)共(gong)統(tong)計到51個(ge)菌門(men)。Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes、Actinobacteria和(he)(he)(he)(he)Saccharibacteria在(zai)(zai)各(ge)(ge)(ge)樣(yang)本(ben)(ben)中(zhong)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)要(yao)菌群，其(qi)在(zai)(zai)各(ge)(ge)(ge)階段(duan)(duan)總(zong)(zong)豐度平(ping)均為(wei)(wei)(wei)86.87%，且總(zong)(zong)體差異(yi)(yi)較小。對(dui)應(ying)(ying)AO反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)，Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes總(zong)(zong)相對(dui)豐度達到73.12%~75.61%，為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)(ge)樣(yang)本(ben)(ben)中(zhong)的(de)優(you)勢(shi)菌群，這與MA等和(he)(he)(he)(he)高晨(chen)(chen)晨(chen)(chen)等考察焦(jiao)化(hua)廢水(shui)(shui)及(ji)9座不同污(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠，發現(xian)在(zai)(zai)處理(li)不同進水(shui)(shui)及(ji)工(gong)(gong)藝(yi)存在(zai)(zai)差別(bie)時(shi)，主(zhu)要(yao)優(you)勢(shi)菌門(men)為(wei)(wei)(wei)Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi和(he)(he)(he)(he)Firmicutes，多樣(yang)性不隨水(shui)(shui)質工(gong)(gong)藝(yi)產生(sheng)(sheng)差異(yi)(yi)，但相對(dui)豐度有所不同，與本(ben)(ben)研(yan)究結論一致。各(ge)(ge)(ge)個(ge)階段(duan)(duan)微(wei)生(sheng)(sheng)物豐度變化(hua)較為(wei)(wei)(wei)明顯(xian)的(de)為(wei)(wei)(wei)Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes和(he)(he)(he)(he)Chloroflexi等。污(wu)水(shui)(shui)廠中(zhong)，好氧池各(ge)(ge)(ge)樣(yang)品Proteobacteria、Bacteroidetes和(he)(he)(he)(he)Firmicutes相對(dui)豐度分(fen)別(bie)由(you)23.78%、18.47%和(he)(he)(he)(he)17.81%增長(chang)(chang)為(wei)(wei)(wei)47.77%、26.36%和(he)(he)(he)(he)12.05%。而(er)AO反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)，Proteobacteria和(he)(he)(he)(he)Bacteroidetes分(fen)別(bie)由(you)39.99%和(he)(he)(he)(he)6.62%增長(chang)(chang)為(wei)(wei)(wei)46.25%和(he)(he)(he)(he)21.93%。Chloroflexi在(zai)(zai)污(wu)水(shui)(shui)廠及(ji)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中(zhong)分(fen)別(bie)由(you)17.82%和(he)(he)(he)(he)21.48%降至12.04%和(he)(he)(he)(he)2.76%。康曉榮[26]研(yan)究發現(xian)，Proteobacteria和(he)(he)(he)(he)Bacteroidetes隨著總(zong)(zong)氮和(he)(he)(he)(he)總(zong)(zong)磷(lin)去(qu)除率的(de)提高，其(qi)豐度也相應(ying)(ying)增加，具有重要(yao)的(de)硝化(hua)及(ji)反(fan)硝化(hua)除磷(lin)作用(yong)，而(er)Firmicutes則與COD的(de)去(qu)除有關。Chloroflexi優(you)勢(shi)在(zai)(zai)各(ge)(ge)(ge)生(sheng)(sheng)物系(xi)統(tong)中(zhong)減弱，可能是(shi)(shi)因為(wei)(wei)(wei)Chloroflexi為(wei)(wei)(wei)嚴格厭氧細菌，進入好氧段(duan)(duan)后，溶解氧的(de)增加抑(yi)制了其(qi)生(sheng)(sheng)長(chang)(chang)代(dai)謝(xie)，而(er)Z1，Z2之間(jian)可能是(shi)(shi)因為(wei)(wei)(wei)Proteobacteria世代(dai)時(shi)間(jian)相對(dui)于Chloroflexi較短，在(zai)(zai)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)營養充分(fen)的(de)條件下實現(xian)了更多的(de)增殖。

對各樣品變形(xing)菌門微生物的分布特(te)征進行分析，結果見(jian)表(biao)2。

由表2可知，所選4個樣(yang)品(pin)中(zhong)Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria和(he)Gammaproteobacteria是變形菌(jun)門中(zhong)優勢菌(jun)綱(gang)，并且(qie)呈一定增長(chang)趨(qu)(qu)勢。HU等(deng)研(yan)究(jiu)發(fa)現，Alphaproteobacteria、Betaproteobacteria和(he)Gammaproteobacteria在(zai)脫氮(dan)過程中(zhong)發(fa)揮了重要(yao)作(zuo)用并與反應器氨(an)氮(dan)濃(nong)(nong)度呈正相關。而在(zai)實驗(yan)室AO反應器中(zhong)，除去Betaproteobacteria呈遞增趨(qu)(qu)勢，Alphaproteobacteria和(he)Gammaproteobacteria均呈現先(xian)增后減的(de)波(bo)動趨(qu)(qu)勢。根(gen)據YE等(deng)和(he)王(wang)未(wei)青的(de)研(yan)究(jiu)，Alphaproteobacteria和(he)Gammaproteobacteria參(can)與硝酸(suan)鹽的(de)還原(yuan)，其從屬菌(jun)——聚糖菌(jun)又影(ying)響(xiang)了生物除磷過程。在(zai)本次實驗(yan)中(zhong)，實驗(yan)室AO反應器進水盡管(guan)保證(zheng)了COD、氨(an)氮(dan)等(deng)濃(nong)(nong)度一樣(yang)，但其中(zhong)氮(dan)磷組成形式、微量元素及其他有(you)機質(zhi)的(de)差異仍然影(ying)響(xiang)了微生物群落構成。

在本階段所取的(de)6個樣(yang)品中，共檢測出(chu)827種菌屬，其(qi)相對豐度如(ru)圖6所示(shi)。

污水(shui)廠(chang)(chang)與實(shi)驗(yan)室(shi)AO反應(ying)器(qi)(qi)各樣品菌屬(shu)組成相似。優勢菌屬(shu)為(wei)Anaerolineaceae、Saprospiraceae和Betaproteobacteria等(deng)，三者總豐(feng)度占到了30%，而(er)Saprospiraceae在(zai)污水(shui)廠(chang)(chang)中(zhong)由8.89%降至(zhi)1.04%，在(zai)AO反應(ying)器(qi)(qi)中(zhong)由1.68%增為(wei)11.75%。有研究表明，Saprospiraceae能夠(gou)分泌胞外聚合(he)物，代謝(xie)葡(pu)萄糖(tang)(tang)、半乳(ru)糖(tang)(tang)、醋酸鹽等(deng)，因AO反應(ying)器(qi)(qi)反應(ying)體(ti)系(xi)較小，微(wei)生物群落均能獲得足量(liang)葡(pu)萄糖(tang)(tang)、半乳(ru)糖(tang)(tang)等(deng)有機質，而(er)污水(shui)廠(chang)(chang)X1、X2與Z1、Z2取樣點距離較遠，后期葡(pu)糖(tang)(tang)糖(tang)(tang)供給不足，致使Saprospiraceae大量(liang)較少(shao)。

以上2種污泥(ni)系(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)AOB(Nitrosomonas，Nitrosospira)和NOB(Nitrospira，Nitrospina)種類(lei)完全一致，但相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)豐(feng)度差異較大。AOB在污水(shui)(shui)廠和AO反(fan)應(ying)器中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)豐(feng)度分別為(wei)(wei)0.12%和0.07%，NOB分別為(wei)(wei)0.08%和0.21%。這可(ke)(ke)能(neng)是因(yin)為(wei)(wei)污水(shui)(shui)廠反(fan)應(ying)體系(xi)更為(wei)(wei)完整且缺氧池(chi)、好(hao)氧池(chi)等(deng)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)獨(du)立，專屬菌(jun)(jun)群(qun)長勢良好(hao)。MA等(deng)研(yan)究發(fa)現，活性(xing)污泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)AOB和NOB相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)豐(feng)度處于0.01%~1%的(de)條件下，污水(shui)(shui)廠仍能(neng)保持高效(xiao)脫(tuo)氮。有(you)研(yan)究表明，活性(xing)污泥(ni)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)與反(fan)硝化作用有(you)關(guan)的(de)主要菌(jun)(jun)屬包(bao)括：Azoarcus、Thauera、Comamonas、Rhodobacter、Rhodocyclus和Dechloromonas等(deng)。在本(ben)研(yan)究中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，也發(fa)現了Azoarcus、Thauera和Comamonas等(deng)可(ke)(ke)能(neng)參與反(fan)硝化作用的(de)細菌(jun)(jun)類(lei)群(qun)，其相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)豐(feng)度如表3所示。由(you)表3可(ke)(ke)知，Comamonas為(wei)(wei)其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)豐(feng)度高菌(jun)(jun)群(qun)，且各菌(jun)(jun)屬隨水(shui)(shui)質變化成一定(ding)的(de)演(yan)替規(gui)律。

表3 各樣品反

硝(xiao)化相關菌群相對豐度(du)

2.5 2種工藝微生物(wu)構成差異

ANOVA(analysis of variance)比較污水廠與實驗(yan)室(shi)AO反應器在不(bu)同分類水平(ping)上物(wu)種豐度差(cha)異[34]，結果見表4。

在門(men)水(shui)(shui)(shui)平上，厚壁菌(jun)(jun)門(men)(Firmicutes)豐(feng)度在污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)和(he)反(fan)應(ying)器(qi)之間存在顯著(zhu)差(cha)異，其(qi)豐(feng)度在污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)中(zhong)顯著(zhu)高(gao)于(yu)(yu)反(fan)應(ying)器(qi)(P=0.002<0.01)，而變(bian)形菌(jun)(jun)門(men)、擬桿菌(jun)(jun)門(men)和(he)綠彎菌(jun)(jun)門(men)等無(wu)顯著(zhu)差(cha)異(P>0.05)。在綱水(shui)(shui)(shui)平上，變(bian)形菌(jun)(jun)門(men)中(zhong)的(de)Betaproteobacteria相對豐(feng)度顯著(zhu)低(di)于(yu)(yu)反(fan)應(ying)器(qi)(P=0.045<0.05)。厚壁菌(jun)(jun)門(men)中(zhong)的(de)Bacilli、Negativicutes相對豐(feng)度污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)顯著(zhu)高(gao)于(yu)(yu)反(fan)應(ying)器(qi)(P=0.031、0.032<0.05)、Ignavibacteria則顯著(zhu)高(gao)于(yu)(yu)反(fan)應(ying)器(qi)(P=0.004<0.01)。結合污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)及實驗室AO小試裝置水(shui)(shui)(shui)質處(chu)理(li)效果(guo)可知，菌(jun)(jun)群豐(feng)度的(de)差(cha)異是進水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質成(cheng)分差(cha)異造成(cheng)，并且受水(shui)(shui)(shui)質處(chu)理(li)效果(guo)影響。

0.05)。在綱水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)平上，變(bian)形菌(jun)門中(zhong)(zhong)的(de)(de)Betaproteobacteria相對豐度(du)顯(xian)著(zhu)(zhu)低于反應(ying)(ying)器(P=0.045<0.05)。厚(hou)壁菌(jun)門中(zhong)(zhong)的(de)(de)Bacilli、Negativicutes相對豐度(du)污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)顯(xian)著(zhu)(zhu)高于反應(ying)(ying)器(P=0.031、0.032<0.05)、Ignavibacteria則顯(xian)著(zhu)(zhu)高于反應(ying)(ying)器(P=0.004<0.01)。結合污水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠(chang)及實驗室AO小試裝(zhuang)置水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質處理(li)(li)效果(guo)可知，菌(jun)群豐度(du)的(de)(de)差(cha)異是進(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質成分(fen)差(cha)異造成，并(bing)且受水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質處理(li)(li)效果(guo)影響。

表4 污水(shui)(shui)廠與反應器門(men)、綱水(shui)(shui)平上物(wu)種(zhong)相對豐度的差(cha)異

本研究選(xuan)取污(wu)(wu)(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)度(du)(MLSS)、COD、氨氮(ammonia)和(he)(he)溫度(du)(T)作為環境因(yin)子，結合各樣本微生物群落結構，利用冗余分(fen)析(RDA)研究微生物與(yu)(yu)環境因(yin)子的相關性。結果(見(jian)圖7)表明，主軸1和(he)(he)主軸2共解釋了微生物群落結構與(yu)(yu)水(shui)質(zhi)參數總變異的80.31%，污(wu)(wu)(wu)水(shui)廠(chang)樣品中，X1、X2分(fen)布較(jiao)近，與(yu)(yu)Z1、Z2相同(tong)，而(er)實驗室AO裝置分(fen)布較(jiao)遠(yuan)(yuan)，水(shui)質(zhi)處理較(jiao)差的W1、W2分(fen)布較(jiao)近，而(er)W3距(ju)離較(jiao)遠(yuan)(yuan)。并(bing)且實驗室裝置前期受(shou)(shou)氨氮影(ying)響較(jiao)大。X1、X2期間(jian)受(shou)(shou)COD影(ying)響較(jiao)大，經調試污(wu)(wu)(wu)泥(ni)停留時間(jian)后，Z1、Z2污(wu)(wu)(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)度(du)增加。微生物群落中Corynebacterium和(he)(he)Saprospiraceae受(shou)(shou)COD影(ying)響較(jiao)大，Comamonadaceae、Salmonella以(yi)及(ji)Variovorax受(shou)(shou)氨氮影(ying)響較(jiao)大。Oxalobacteraceae及(ji)Lactobacillus與(yu)(yu)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)度(du)相關。

3 結論

1) 進水(shui)(shui)COD、氨(an)(an)氮濃度(du)(du)分別為500、450 mg·L&;#8722;1時(shi)，污水(shui)(shui)廠(chang)COD和氨(an)(an)氮出(chu)水(shui)(shui)濃度(du)(du)為83和1.3 mg·L−1,COD去(qu)(qu)除率(lv)(lv)(lv)為73.54%~96.52%，氨(an)(an)氮去(qu)(qu)除率(lv)(lv)(lv)為64.15%~99.66%。AO反應器(qi)出(chu)水(shui)(shui)濃度(du)(du)分別為78和107 mg·L−1，COD去(qu)(qu)除率(lv)(lv)(lv)為78.57%~90.83%，氨(an)(an)氮去(qu)(qu)除率(lv)(lv)(lv)為4.21%~88.50%。經過(guo)一定時(shi)間(jian)的(de)調試(shi)污泥(ni)馴化后，工業污水(shui)(shui)廠(chang)活性(xing)污泥(ni)對人工配水(shui)(shui)保持較高(gao)的(de)凈(jing)化效率(lv)(lv)(lv)。

2) 根(gen)據PCA分析(xi)，受反(fan)應體系影(ying)響，污(wu)水廠各(ge)樣品(pin)微(wei)生(sheng)物群(qun)落結(jie)構離散(san)程(cheng)度較(jiao)大，而AO反(fan)應器由于體系小，水質相(xiang)對穩定，3個污(wu)泥樣品(pin)微(wei)生(sheng)物群(qun)落結(jie)構差異相(xiang)對較(jiao)小。

3) 高通(tong)量測(ce)序結果表明(ming)，變形菌(Proteobacteria)、擬桿(gan)菌(Bacteroidetes)、綠彎菌(Chloroflexi)、厚壁菌(Firmicutes)、放線(xian)菌(Actinobacteria)和(he)(he)Saccharibacteria為(wei)污水廠(chang)和(he)(he)反應(ying)器中(zhong)主要菌群，相對豐度為(wei)81.53%~92.36%。受(shou)水質(zhi)成分影響，在污水廠(chang)系統和(he)(he)反應(ying)器中(zhong)差(cha)異較(jiao)為(wei)明(ming)顯(xian)的(de)為(wei)Firmicutes和(he)(he)Betaproteobacteria和(he)(he)Saprospiraceae等(deng)。