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针对传统的污泥厌氧处理工艺存在的负荷低、消化时间长、投资费用高等问题,开发新的高效、低耗的污泥厌氧工艺非常迫切。本研究设计的两相一体式浓缩消化反应器(TISTD)是一种着重于工艺变革而并非着重于反应器结构的改造的一项生物处理新工艺,具有良好的污泥浓缩消化功能。为考察反应器在不同负荷下的运行效能以及找出反应器运行的最佳负荷条件,对反应器稳定运行期间各项指标进行检测,结果表明其浓缩、消化效果优于普通浓缩池、消化池,且最佳投配率为30%;为了解反应器在最佳投配率下运行时期微生物作用机理及维持反应器稳定运行的功能细菌,通过传统的分离培养方法及16S rDNA序列分析方法研究了TISTD反应器在中温稳定运行条件下的优势菌株;此外,由于投配率的变化引起产气量等指标的变化,主要是由于反应器内部菌群结构发生了变化所导致。本实验分别在反应器的启动期、投配率10%、20%、30%和反应器崩溃期取样,提取污泥总DNA,使用PCR-TGGE指纹图谱技术研究分析了反应器各个阶段的群落结构和生态变化,揭示反应器负荷与细菌群落结构之间的动态联系。TISTD反应器有效容积110L,设计投配率30%,在中温下采用接种污泥培养法,以10%的投配率启动。以pH值、碱度、VFA、产气量等项目作为监测指标,分别考察投配率在20%、30%、40%和50%及反应器启动运行时期的运行效能,重点考察了20%和30%投配率下污泥的处理效果。结果表明TISTD反应器在中温条件(33-37℃)下,投配率为30%的时候,污泥有机物分解率可达到65.09%,排泥含水率达到92.09%,实际产气量达到最高,污泥消化与浓缩状况良好。在反应器投配率30%稳定运行阶段,外反应器中污泥显微镜观察结果显示有各种形态的变形虫、鞭毛虫和纤毛虫等;内反应器污泥电镜扫描照片显示包括各种丝状菌、杆状菌、球状菌以及体积较大的菌胶团。经过厌氧分离培养和菌落计数,获得的优势菌株用16S rDNA序列分析及系统进化分析发现包括芽孢杆菌和产甲烷细菌等,可能是系统内的功能菌株。TGGE图谱出现的条带数量繁多,不同负荷的样品的条带出现明显的变化。表明反应器系统中含有大量的微生物,多样性分布程度较高,保证了反应器的稳定运行,有很强的耐负荷冲击能力;反应器处于不同负荷时,图谱中的典型条带呈现明显的差异,揭示了系统中群落结构随反应器负荷的改变而出现相应的动态变化。Quantity One软件定量分析各个时期样品的相似度不高,表明反应器不同负荷下内部菌群结构变化较大。典型条带分析结果显示,大部分显著性条带亲缘关系较近的菌属为未培养菌株。