生态反应器协同处理污水效能研究与示范研究成果（一）

1 引言

本课题是针对上海市首座生态污水处理工艺的示范项目进行跟踪研究。鉴于项目首次在老厂基础上的大规模改造，亟需对工艺相关运营参数、运行经验，充分消化等相关技术进行深入研究与总结。通过分析实际运行情况，进一步掌握生态反应器协同处理工艺体系的优点和关键参数，为相关工程提供技术支撑，为国内老厂进行提标改造提供理论及运行参考。

2 创新点

（一）首次创新使用台盼蓝拒染镜检试验对植物-泥-膜中的污泥进行定性测试，可快速分辨细胞的死活或细胞膜的完整性。

（二）开展了微生物高通量测序及种群结构分析。工艺系统中，污泥悬浮液的微生物丰度普遍较高，平均值为522.4，表明系统中的污泥微生物数量相比于传统工艺A2/O工艺更为丰富。

3 主要研究结论

植物-泥-膜共生工艺处理系统中好氧池两个门微生物的平均丰度为75.8%和12.4%，缺氧池为76.5%和10.8%，传统A2/O工艺中好氧池为54.3%和26.3%，缺氧池为58.9%和21.8%，厌氧池为59.2%和22.4%。悬浮污泥微生物门分类下的种群结构相对丰度如下：

污水处理系统中缺氧池微生物丰度相比传统A2/O缺氧池高出18.5%，好氧池微生物丰度比传统A2/O好氧池高出31.7%。可见，泥膜共生结构使系统污泥微生物更为丰富。污泥悬浮液微生物属分类下的种群结构相对丰度如下：

该处理系统中，微生物主要有脱氯单胞菌属(Dechloromonas)、芽单胞菌属(Gemma-timonadaceae)、Steroidobacteraceae菌属、Saprospiraceae菌属以及丛毛单胞菌属(Comamonas)，其丰度分别为28.2%、3.8%、3.1%、2.3%和2.2%。污泥悬浮液微生物Top5属分类的相对丰度如下：

各挂膜微生物样品都具有较高且相似的拟杆菌门丰度，在厌氧条件下可以将大分子物质水解酸化为小分子物质，有利于去除有机污染物。样品中也发现一定量的浮霉菌门微生物（典型的厌氧氨氧化菌），说明挂膜体系中也存在着厌氧氨氧化作用，从而为实现较高的TN去除率产生一定促进作用。挂膜微生物的变形菌门组成如下：

4 本次相关研究总结

（1）植物根系的固氮作用使污泥微生物种群中硝化螺旋菌门含量大大增加，根系的引入在一定程度上增加了这类微生物的丰度，强化了系统对污染物的去除效能。

（2）挂膜微生物中存在大量的脱氮细菌，同时体系中富集了可以产生稳定的菌胶团结构，有利于生物膜的稳定生长，进一步说明植物-泥膜共生工艺节能降耗并能高效处理污水的特性。

（3）挂膜微生物的羟胺氧化酶、硝酸盐还原酶、外切聚磷酸激酶等微生物酶的活性及其关键基因的表达普遍高于污泥悬浮液，充分说明植物-泥膜共生体系优越的处理效能主要得益于高浓度富集的挂膜微生物结构。

备注：工艺微生物活性与硝化动力学分析、改造前后污泥脱水调理研究、工艺数学模型模拟与评估后续报道。