城市生活污水厭氧生物處理技術(shù)研究

　　隨著(zhù)我國環(huán)境問(wèn)題的日益凸現，工業(yè)廢水和生活污水厭氧生物處理技術(shù)受到越來(lái)越多關(guān)注.與好氧生物處理技術(shù)相比，厭氧生物處理技術(shù)具有占地面積小、污泥產(chǎn)率系數低、運行費用少和可回收能源等優(yōu)點(diǎn).隨著(zhù)第三代高效厭氧反應器的發(fā)展，厭氧生物處理技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應用，并取得了良好的應用效果.

　　一般來(lái)講，厭氧反應器處理高濃度有機廢水具有天然優(yōu)勢，較高的污泥濃度可以保證反應器在高容積負荷條件下穩定運行，高濃度有機物為微生物提供了充足的代謝基質(zhì)，產(chǎn)生的大量甲烷氣體同時(shí)有利于促進(jìn)系統內的傳質(zhì)作用.但對于處理污染物濃度較低的城市生活污水，厭氧反應器的容積負荷和污泥負荷均明顯降低，在低負荷條件下，厭氧反應器的運行特征和微生物代謝特性均可能發(fā)生較大改變，如低基質(zhì)濃度條件下顆粒污泥由于營(yíng)養物質(zhì)的匱乏是否會(huì )出現解體和絮狀化，進(jìn)而反應器對污染物去除效率是否會(huì )明顯降低等這些不確定性，意味著(zhù)實(shí)現厭氧反應器高效率處理城市生活污水依然具有較大的挑戰性.

　　本實(shí)驗采用自主研發(fā)的強化循環(huán)厭氧反應器 (SCAR) 處理模擬城市生活污水，在穩定的上升流速 (Vup) 條件下，研究厭氧生物處理城市生活污水的可行性和反應器的運行特性. SCAR反應器在空間上將反應器分為主體反應區和精細反應區，并通過(guò)外循環(huán)作用改善反應器的傳質(zhì)作用.本實(shí)驗考察了HRT對反應器處理效能的影響，探討反應器運行過(guò)程中顆粒污泥的粒徑分布、SMA和輔酶F420及EPS等污泥性狀的變化特征，并借助高通量測序技術(shù)分析反應器不同時(shí)空條件下微生物菌群結構分布特點(diǎn)及其演變過(guò)程.本實(shí)驗結果可為驗證厭氧生物處理城市生活污水的可行性提供依據，有利于拓展厭氧生物處理的應用領(lǐng)域，以期為城市生活污水處理帶來(lái)高效、低能耗、低占地面積的新途徑.

　　1 材料與方法1.1 實(shí)驗用水

　　本實(shí)驗使用的模擬城市生活污水，COD濃度在450 mg·L-1左右，氨氮和總氮濃度分別為28 mg·L-1、57 mg·L-1左右，總磷5 mg·L-1左右;配制生活污水的主要成分如下 (mg·L-1)：蔗糖，200;馬鈴薯淀粉，100;奶粉，30;蛋白胨，100;豆油，10;牛肉汁，30;尿素，5;NH4Cl，100;K2HPO4，20;CaCl2，5;FeSO4·7H2O，5.8;MgSO4·7H2O, 6，同時(shí)加入適量的微量元素.為了使模擬生活污水具有一定的pH緩沖能力，加入適量的NaHCO3.

　　1.2 接種污泥

　　本實(shí)驗接種泥取自某造紙廠(chǎng)IC反應器中的厭氧顆粒污泥.污泥的平均粒徑為2.19 mm，MLSS為48.45 g·L-1，MLVSS/MLSS為0.79，沉降性能良好.在反應器啟動(dòng)前，接入28 L的接種污泥，約占反應器總容積的2/5.

　　1.3 實(shí)驗裝置與運行程序

　　本實(shí)驗裝置如圖 1所示.

圖 1 SCAR處理生活污水流程示意

　　SCAR由有機玻璃加工而成，直徑0.2 m，高2.0 m，有效容積70 L.反應器自下而上設5個(gè)取樣口，各個(gè)取樣口距離反應器底端距離分別為25、60、100、140和170 cm，分別命名為A號、B號、C號、D號、E號取樣口.生活污水經(jīng)計量泵從底部進(jìn)入反應器，通過(guò)反應器主體反應區和精細反應區處理后由出口排出;外循環(huán)污水通過(guò)恒溫水浴箱加熱，維持反應器內部溫度在30℃±1℃;三相分離器分離排出的氣體經(jīng)濕式氣體流量計計量后排放.

　　反應器共運行120 d，由100 d運行階段和20 d恢復階段組成.實(shí)驗過(guò)程中，關(guān)閉反應器的內循環(huán)，只通過(guò)外循環(huán)泵控制系統的循環(huán)量，維持污水在反應器中的上升流速 (Vup為空塔速度) 為4 m·h-1的條件下運行，并以縮短HRT的方式逐步提高反應器容積負荷.

　　1.4 分析項目及方法

　　COD、MLSS、MLVSS的測定采用標準方法;輔酶F420：紫外分光光度法;產(chǎn)甲烷活性 (SMA) 采用史氏發(fā)酵法[12];顆粒污泥粒徑分布采用篩分法;揮發(fā)性脂肪酸 (VFAS) 測定采用氣相色譜法測定 (氣相色譜儀：gc7890，15 m×0.53 mm FFAP)，測樣前甲酸酸化 (pH < 2);厭氧顆粒污泥的胞外聚合物 (EPS) 采用熱提法進(jìn)行提取，多糖含量采用蒽酮-硫酸法測量，蛋白質(zhì)含量采用BCA法測量.

　　采用高通量測序技術(shù)進(jìn)行基因組測序.首先采用E. Z. N. ATM Mag-Bind Soil DNA Kit (OMEGA) 提取總DNA.利用Qubit2.0 DNA (Life) 檢測試劑盒對基因組DNA精確定量，以確定PCR反應應加入的DNA量.擴增對象為16S rDNA 的V3-V4區.細菌PCR擴增所用的引物為通用引物341F-805R;古菌通過(guò)巢式PCR擴增，第一輪擴增所用引物為M-349F，GU1ST-1000R，第二輪PCR所用的引物為通用引物349F-806R. PCR實(shí)驗結束后，其產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖電泳檢測，然后用磁珠法進(jìn)行純化回收.最后利用Qubit2.0 DNA檢測試劑盒對回收產(chǎn)物精確定量，按照1:1的等量混合后取樣上機測序，測序由上海生工生物工程公司完成.對測序結果進(jìn)行分析處理，首先通過(guò)Barcode (標簽序列) 區分樣品序列，并對各樣本序列進(jìn)行質(zhì)量控制，去除非靶區域的序列及嵌合體.然后基于97%相似度下進(jìn)行OTU (操作分類(lèi)單元) 聚類(lèi)，獲取每一個(gè)OTU的代表性序列，通過(guò)RDP分析進(jìn)行物種注釋?zhuān)�計算每個(gè)樣本在不同分類(lèi)等級下的相對豐度.最后繪制物種豐度圖.

　　2 結果與討論2.1 不同負荷條件下SCAR的處理效能

　　SCAR中接種厭氧顆粒污泥，在HRT=15 h、反應器容積負荷為0.7 kg·(m3·d)-1條件下啟動(dòng)反應器.反應器啟動(dòng)后的前20 d內，反應器對污染物的去除效率隨時(shí)間基本呈現高低起伏，但總體上呈逐漸增加趨勢，至20 d時(shí)污水COD去除效率基本穩定在75%左右，另外反應器出水中僅含少量VFAs，實(shí)現了對SCAR的啟動(dòng)運行.

　　通過(guò)改變HRT，將SCAR的容積負荷分4個(gè)階段逐漸由0.7 kg·(m3·d)-1提升至0.89、1.18、1.77及2.7 kg·(m3·d)-1，對應HRT分別為12、9、6和4 h.由圖 2(a)可見(jiàn)，在HRT分別為12、9和6 h時(shí)，每次提高容積負荷后的1~3 d內，由于代謝底物量的增加和負荷改變對微生物空間相對位置的擾動(dòng)，反應器對污水COD去除效果變差，但隨著(zhù)反應器的運行，微生物逐漸適應了新的負荷條件，污水COD去除率逐漸回升.而隨著(zhù)HRT的縮短，減少了代謝底物的生化反應時(shí)間，反應器對污水COD的平均去除率會(huì )有所降低，但下降幅度較小，反應器對COD平均去除率基本可以維持在75%以上.隨著(zhù)污水HRT降低至4 h，在此條件下運行的20 d內，反應器出水平均COD由107 mg·L-1提高到209 mg·L-1，COD去除率由75.3%降低到50.8%，而且出水中一直含有大量VFAs，這說(shuō)明較短的HRT無(wú)法滿(mǎn)足厭氧酸化作用生成的有機酸類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行充分堿性發(fā)酵所需的反應時(shí)間.隨后將HRT調至12 h，反應器運行狀況迅速好轉，COD去除率很快回升到75%左右.由此可見(jiàn)，在保證代謝基質(zhì)充分生物降解時(shí)間條件下，SCAR反應器對一定范圍內變化的容積負荷具有良好的適應能力;本實(shí)驗條件下，HRT=6 h可以保證SCAR對生活污水具有良好的處理效率.

(a) 進(jìn)出水COD、COD去除率、進(jìn)水負荷;(b) 揮發(fā)性脂肪酸

圖 2 SCAR在不同HRT條件下的處理效果和運行狀況

　　在有機物厭氧生物降解過(guò)程中，VFAs的產(chǎn)生主要和進(jìn)水水質(zhì)、反應器類(lèi)型以及HRT等有關(guān).由圖 2(b)可見(jiàn)，隨著(zhù)反應器HRT的減小和容積負荷的提高，反應器出水中的VFAs含量也相應增加，分析其原因有二，其一是代謝底物量的增加，其二是堿性發(fā)酵時(shí)間的縮短;HRT為15、12、9和6 h時(shí)，反應器可以實(shí)現對生成有機酸的充分代謝，但HRT為4 h時(shí)，VFAs開(kāi)始出現明顯積累，尤其乙酸含量的增加特別明顯.這表明，較短的HRT可以充分完成對生活污水代謝底物的水解酸化過(guò)程，但是實(shí)現充分的堿性發(fā)酵作用必須要保證一定的代謝反應時(shí)間，產(chǎn)甲烷的堿性發(fā)酵過(guò)程是厭氧反應的限制階段.在圖 2(b)還可以看見(jiàn)，在充足的HRT條件下 (HRT不小于6 h)，反應器出水中均有乙酸或者丁酸出現，而未檢測出丙酸和戊酸.根據甲烷細菌代謝底物類(lèi)型的不同，可以將產(chǎn)甲烷生化代謝分為還原CO2途徑、乙酸途徑和甲基營(yíng)養途徑;由此可以推測堿性發(fā)酵過(guò)程中酸類(lèi)物質(zhì)的可能代謝途徑：丙酸通過(guò)裂解生成甲基和乙酸，而戊酸裂解生成甲基和丁酸，而生成的甲基和部分乙酸進(jìn)入乙酸途徑被代謝，從而造成了系統中乙酸和丁酸的少量累積.

　　2.2 不同負荷條件下SCAR反應器顆粒污泥的特性2.2.1 各階段污泥的粒徑分布和污泥濃度的比較

　　粒徑分布是反映厭氧顆粒污泥特性的重要參數之一，粒徑大小影響著(zhù)微生物分布狀況與有機物的傳質(zhì)效果，也可以反映出污泥的營(yíng)養狀況[3];SCAR運行期間反應器主體反應區顆粒污泥粒徑 (φ) 分布和污泥濃度隨HRT的變化情況見(jiàn)圖 3.

圖 3 SCAR運行過(guò)程中的粒徑分布和污泥濃度的變化情況

　　在接種的顆粒污泥中，φ>1 mm的顆粒污泥比例占90%，φ>2 mm的顆粒污泥比例占60%;在HRT=12 h運行階段，φ>1 mm的比例降至80%，φ>2 mm的比例下降至47%;HRT=6 h時(shí)，φ>1 mm的比例回升至81%，粒徑在1~2 mm間的顆粒污泥已經(jīng)由接種時(shí)的30%提高至44%;HRT=4 h時(shí)，φ>1 mm的比例已經(jīng)提高至86%，其中φ1~2 mm的污泥已經(jīng)占了52%，而且φ < 1 mm的比例相比前一個(gè)周期也降低了5%.整個(gè)實(shí)驗期間，顆粒污泥粒徑變化的基本趨勢是小顆粒 (φ < 1 mm) 與大顆粒污泥 (φ>2 mm) 逐漸減小，而中間粒徑污泥 (φ在1~2 mm之間) 的量逐漸增多.反應器運行前期接種泥粒徑較大，低濃度的生活污水提供的營(yíng)養不足，大顆粒污泥因為得不到充分代謝底物容易在內部形成空腔，進(jìn)而破碎形成較小粒徑污泥;營(yíng)養物質(zhì)進(jìn)入小粒徑顆粒污泥時(shí)阻力相對較小，小顆粒污泥容易成長(cháng)，而更加細小污泥在較高上升流速 (Vup) 條件下也容易被洗出，這些綜合作用造成了中間粒徑顆粒污泥比例的增加.

　　隨著(zhù)容積負荷提高，反應器污泥濃度變化和φ>1 mm顆粒污泥變化趨勢一致.在反應器啟動(dòng)階段，主體反應區接種泥濃度為52.19 g·L-1，在進(jìn)水負荷較低條件下，微生物負荷較低，內源呼吸作用處于主導地位，反應器運行10 d后污泥濃度急劇下降至45.34 g·L-1，在HRT=9 h階段反應器污泥濃度最低下降到39.29 g·L-1.但HRT=6 h時(shí)，隨著(zhù)污泥負荷的增加，系統微生物量呈現增加狀態(tài)，污泥濃度回升至46.15 g·L-1.在本實(shí)驗條件下，HRT=6 h可以確保SCAR系統污泥具有良好的穩定性，同時(shí)實(shí)現對污染物具有較高的去除效率.

　　2.2.2 顆粒污泥SMA與輔酶F420的比較

　　輔酶F420和產(chǎn)甲烷活性 (SMA) 是衡量產(chǎn)甲烷菌數量和活性的重要指標;不同HRT條件下反應器主體反應區 (A區) 和精細反應區 (D區) 污泥的輔酶F420和SMA變化情況見(jiàn)圖 4.

圖 4 不同停留時(shí)間下顆粒污泥的產(chǎn)甲烷活性和輔酶F420含量

　　由圖 4可見(jiàn)，反應器啟動(dòng)運行后，在適應期主體反應區 (A區) 和精細反應區 (D區) 微生物輔酶F420和SMA均出現降低.而隨著(zhù)反應器的運行，微生物逐漸適應了新環(huán)境，隨著(zhù)HRT的減少和容積負荷的增加，輔酶F420和SMA基本是逐漸增加趨勢 (除HRT由6 h縮短至4 h時(shí)，精細反應區的輔酶F420有所降低;可能是反應時(shí)間太短，來(lái)不及反應的酸性物質(zhì)累積對輔酶F420產(chǎn)生了抑制作用).一方面，污泥負荷的增加為微生物代謝提供了更多的代謝基質(zhì)，促進(jìn)了顆粒污泥活性的提高，另一方面，顆粒污泥粒徑的變化也同樣影響著(zhù)污泥活性，適當的粒徑分布既可以保證產(chǎn)甲烷細菌的固定化狀態(tài)，也有利于代謝基質(zhì)和厭氧代謝產(chǎn)物向顆粒污泥內部和外部的輸送.在圖 4中，反應器上部 (D區) 的SMA和輔酶含量顯著(zhù)高于底部 (A區)，精細反應區的設置強化了反應器的產(chǎn)甲烷作用.

　　2.2.3 各階段顆粒污泥的EPS比較

　　胞外聚合物 (EPS) 是由微生物分泌的一種復雜高分子混合物，主要成分是多糖 (PS)、蛋白質(zhì) (PN)、核酸等大分子物質(zhì).對于厭氧顆粒污泥而言，EPS在顆粒污泥的形成和維持顆粒污泥結構穩定性方面起著(zhù)重要作用.實(shí)驗期間，反應器穩定運行時(shí)不同HRT條件下厭氧顆粒污泥EPS[包括黏液層EPS (S-EPS)、松散附著(zhù)EPS (LB-EPS)、緊密黏附EPS (TB-EPS)]含量狀況見(jiàn)圖 5.

圖 5 接種污泥和反應器不同HRT條件下污泥EPS的含量

　　由圖 5可見(jiàn)，反應器啟動(dòng)運行后，顆粒污泥EPS含量較接種污泥出現較大幅度降低，隨著(zhù)反應器容積負荷的提高，顆粒污泥EPS含量基本呈現增長(cháng)態(tài)勢，特別是TB-EPS增長(cháng)明顯.在HRT=15 h運行條件下，污泥負荷低，在微生物營(yíng)養嚴重不足條件下，3種EPS均可以作為營(yíng)養源供給微生物的新陳代謝作用，此時(shí)反應器中顆粒污泥的EPS含量與接種泥相比明顯減少，其中TB-EPS含量下降到最低的4.48 mg·g-1;污水較大上升流速形成的水力沖刷也為EPS的流失提供了條件.隨著(zhù)反應器污泥負荷逐漸增大，顆粒污泥S-EPS、LB-EPS、TB-EPS濃度均不斷增加，營(yíng)養條件的改善是顆粒污泥EPS濃度增加的主要原因.

　　TB-EPS位于顆粒污泥內部，對于維系細胞間良好黏附能力和保證顆粒污泥穩定性作用明顯.隨著(zhù)容積負荷的增加，TB-EPS含量較HRT=15 h時(shí)的4.48 mg·g-1有明顯增長(cháng)，在HRT=4 h時(shí)提高至10.19 mg·g-1.顆粒污泥的穩定性同時(shí)也受到EPS中PN和PS比值的影響，在反應器運行的前4個(gè)階段 (HRT為15、12、9和6 h)，隨著(zhù)污泥負荷的不斷提高，EPS中蛋白質(zhì)含量逐漸上升，多糖含量變化并不明顯，PN/PS比值逐漸增高，這4個(gè)運行階段中顆粒污泥性狀逐漸改善;當HRT=4 h時(shí)，EPS中多糖含量顯著(zhù)增加導致PN/PS的比值明顯降低，其中TB-EPS中PN/PS的比值由HRT=6 h時(shí)的4.36下降到1.27，此時(shí)的反應器運行效果明顯變差.在HRT=4 h條件下，LB-EPS含量增加特別明顯，由HRT=6 h時(shí)的2.07 mg·g-1提高至5.38 mg·g-1，較豐富的營(yíng)養物質(zhì)使微生物代謝能力增強，分泌出更多的EPS，但是LB-EPS中多糖含量的增加，多糖的親水特性不利于顆粒污泥的沉降，使細小污泥易于被水流帶出反應器.

　　2.3 不同負荷條件下微生物群落的高通量測序分析

　　為了探究容積負荷對反應器中微生物群落分布的影響，分別對反應器接種污泥HRT=12 h及HRT=6 h條件下反應器的主體反應區和精細反應區污泥樣本進(jìn)行高通量測序分析，結果如圖 6、圖 7;圖 8為HRT=12 h和HRT=6 h條件下，反應器不同高度處的乙酸濃度.

A1:HRT=12 h, A區;D1:HRT=12 h, D區;A2:HRT=6 h, A區;D2:HRT=6 h, D區

圖 6 細菌門(mén)的相對豐度

A1:HRT=12 h, A區;D1:HRT=12 h, D區;A2:HRT=6 h, A區;D2:HRT=6 h, D區

圖 7 古菌屬的相對豐度

圖 8 SCAR不同高度下的乙酸含量

　　由圖 6可見(jiàn)，在接種污泥的細菌門(mén)水平菌群分布中，主要有綠彎菌 (Chloroflexi)、擬桿菌 (Bacteroidetes)、厚壁菌 (Firmicutes)、變形菌 (Proteobacteria) 等優(yōu)勢菌，隨著(zhù)水力停留時(shí)間的改變，這些細菌始終保持優(yōu)勢地位.通常認為優(yōu)勢細菌的相對豐度會(huì )隨反應器的空間位置及負荷的升高而改變，如Ambuchi等研究EGSB (expanded granular sludge bed) 處理制糖廢水時(shí)發(fā)現在反應器的底部和上部的主要優(yōu)勢菌種分別是綠彎菌 (Chloroflexi) 和厚壁菌 (Firmicutes);而Liao等研究EGSB處理高氮廢水時(shí)主要優(yōu)勢菌種為變形菌 (Proteobacteria).本研究中，當HRT由12 h縮短至6 h時(shí) (圖 6中)，反應器主體反應區的綠彎菌 (Chloroflexi) 優(yōu)勢在減弱，相對豐度由開(kāi)始的28.89%降低16.49%，而變形菌 (Proteobacteria) 的優(yōu)勢在增強，相對豐度由開(kāi)始的17.96%提高至26.43%，反應器精細反應區菌群分布也有相同變化趨勢.可能的原因有二，其一是綠彎菌 (Chloroflexi) 是嚴格厭氧細菌，隨著(zhù)進(jìn)水流量的增加，進(jìn)水中少量溶解氧可能對綠彎菌 (Chloroflexi) 產(chǎn)生抑制作用，但對于變形菌門(mén)細菌來(lái)說(shuō)，兼性環(huán)境對其生長(cháng)有促進(jìn)作用;其二是實(shí)驗條件下變形菌 (Proteobacteria) 較綠彎菌 (Chloroflexi) 世代時(shí)間短，在較充分營(yíng)養條件下實(shí)現了更多增殖.

　　反應器接種污泥中古菌的優(yōu)勢菌分布較廣，在古菌的屬水平分布中，主要有甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta sp.，相對豐度為36.2%)、甲烷繩菌屬 (Methanolinea sp., 相對豐度為29.1%)、甲烷八疊球菌屬 (Methanosarcina sp.，相對豐度為9.7%)、第七產(chǎn)甲烷古菌屬 (Methanomassiliicoccus，相對豐度為4.2%)、甲烷桿菌屬 (Methanobacterium，相對豐度為4.9%) 以及其它一些菌屬.實(shí)驗期間，甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta sp.) 和甲烷繩菌屬 (Methanolinea sp.) 一直為主要優(yōu)勢菌種，二者相對豐度之和大于50%，甚至超過(guò)80%. Chelliapan等的研究也顯示厭氧反應器的容積負荷范圍為0.86~1.86 kg·(m3·d)-1時(shí)甲烷鬢菌是反應器運行過(guò)程中的主導微生物.甲烷鬢菌 (Methanosaeta) 是一種典型的乙酸營(yíng)養型細菌，對厭氧反應器的穩定運行起著(zhù)重要作用.當HRT=12 h，進(jìn)水容積負荷較低，營(yíng)養不足，反應器上部乙酸含量較少，甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta) 很難利用到乙酸底物，相對豐度降至16.08%，優(yōu)勢逐漸減弱，當HRT=6 h，容積負荷提高，反應器上部的乙酸含量明顯增加，甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta) 又恢復成為絕對的優(yōu)勢菌種 (相對豐度為75.58%). Siggins等研究EGSB反應器處理三氯乙烯廢水發(fā)現，VFA (主要是乙酸) 出現積累時(shí)甲烷鬢菌 (Methanosaeta) 是主導微生物.在圖 8中，兩種負荷條件下SCAR反應器主體反應區的乙酸含量均較高 (均超過(guò)80 mg·L-1)，主體反應區內甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta) 相對豐度在兩種負荷條件下幾乎相同，而精細反應區的乙酸含量差別較大，在2 m高度處、HRT=12 h條件下乙酸僅為約15 mg·L-1，而HRT=6 h條件下乙酸濃度約為40 mg·L-1，對應著(zhù)后者條件下精細反應區內甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta) 相對豐度遠高于前者，由此可見(jiàn)，當乙酸濃度小于某一濃度時(shí) (本實(shí)驗為15 mg·L-1)，甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta) 相對豐度會(huì )產(chǎn)生巨大變化. Wang等[35]研究EGSB處理養豬廢水時(shí)容積負荷提高到10 kg·(m3·d)-1，乙酸營(yíng)養型產(chǎn)甲烷菌才能轉化成氫營(yíng)養型產(chǎn)甲烷菌.但本研究中，甲烷繩菌屬 (Methanolinea) 屬于氫營(yíng)養型產(chǎn)甲烷菌，較低負荷條件下反應器產(chǎn)生的乙酸量較少，乙酸營(yíng)養型產(chǎn)甲烷鬢菌 (Methanosaeta) 很難占據主導地位，氫營(yíng)養型甲烷繩菌優(yōu)勢地位明顯.

　　不同負荷條件下、反應器不同反應區菌群分布的差異，說(shuō)明反應器在空間上實(shí)現了微生物功能分區，即微生物相分離;結合圖 4中反應器主反應區產(chǎn)甲烷活性 (SMA) 和輔酶F420低于上部精處理區的現象，證明了厭氧反應器設置精處理區的重要性和必要性.具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3 結論

　　(1) SCAR處理生活污水，污水在反應器中的上升流速為4 m·h-1，在30℃條件下連續運行.隨著(zhù)反應器容積負荷的提高，顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性 (SMA) 和輔酶F420活性均增加，而且反應器上部厭氧污泥活性明顯高于底部.在HRT=6 h、容積負荷為1.77 kg·(m3·d)-1條件下，COD去除率能達到75%以上，顆粒污泥性狀良好;當HRT縮短至4 h，反應器出水中VFAs出現積累，水質(zhì)惡化.

　　(2) 隨著(zhù)容積負荷的提高，顆粒污泥的平均粒徑有逐漸變小趨勢，但φ1~2 mm的污泥比例逐漸增多，粒徑分布最終趨于穩定.顆粒污泥胞外聚合物 (EPS) 含量不斷增加，尤其是TB-EPS增加明顯，較充分的營(yíng)養條件和對污染物良好的去除效率，使EPS中的蛋白質(zhì) (PN) 含量顯著(zhù)增加.

　　(3) 污泥樣品的高通量測序分析表明，容積負荷的改變不僅影響著(zhù)微生物菌落的結構分布，而且也改變著(zhù)不同微生物在反應器的空間分布.隨著(zhù)污泥負荷的增加，細菌門(mén)水平菌群分布中綠彎菌 (Chloroflexi) 的優(yōu)勢地位在減弱，變形菌 (Proteobacteria) 的優(yōu)勢地位在增強，而古菌的菌群分布中甲烷繩菌屬 (Methanolinea sp.) 優(yōu)勢位置逐漸減弱，甲烷鬢菌屬 (Methanosaeta sp.) 優(yōu)勢地位逐漸增強.