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当前，MBBR工艺在技术操作和运行参数等方面仍主要依赖经验的累积，已经完全不能满足现代水处理技术的要求。为了揭示MBBR反应器中微生物群落结构及其演替规律，本次试验在15～30℃，溶解氧为2mg/l的条件下，培养了6种不同工况条件下的微生物，工况条件依次为①pH=7，HRT=12h;②pH=7，HRT=8h;③pH=7, HRT=6h;④pH=7,HRT=4h;⑤pH=5, HRT=6h;⑥pH=9,HRT=6h;检测各种工况条件下的进、出水水质指标，如CODCr、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、TN和TP。之后，通过细胞裂解的方式，直接提取不同运行工况下的生物膜中的基因组DNA，利用PCR-DGGE技术，以细菌16S rRNA引物对V3区域进行PCR扩增，再将PCR产物进行变性梯度凝胶电泳，获得了各工况条件下的微生物群落的DNA图谱，并对条带进行了多样性分析、相似性分析和切胶测序，使用GenBank数据库(National Center for Biotechnology Information)进行了同源性分析，并利用MEGA软件建立了系统发育树。
试验表明，MBBR工艺对污水中的有机物和氨氮有较高的去除率，当进水CODCr浓度为350mg/l左右，氨氮在20mg/l左右，pH=7，HRT≥6h，填料填充率为40％时，CODCr的平均去除率为86.5％，氨氮的平均去除率为66.6％。但是在这个试验过程中，出水TN的浓度变化不大，TN的去除率较低，平均约为48.7％。在前5种工况条件下，TP的去除也较低，平均约为40％，但是在pH=9，HRT=6h时，TP的平均去除率骤升到78.9％，说明pH的变化对TP的去除率有着很大的影响。
微生物方面，DGGE分析结果表明，在上述各工况的试验过程中，生物膜的多样性较高，Shannon指数最大值为2.53，最小值为1.47。样品之间相似系数最大值为69.06％，最小值为4.78％，样品间不同的相似度说明微生物种群存在不同程度的演替变化。在试验过程中，有如Betaproteobacteria和Aeromonas sp等为代表菌种的消亡，也有以Gammaproteobacteria和Rhodoblastus等菌种的强化，说明在城市生活污水处理中，工况的改变对于生物膜内部微生物群落结构有较大的影响。测序结果表明，MBBR中微生物菌群间进化距离较大，Proteobacteria纲和Uncultured Bacteria细菌较多，分别占总细菌的54.9％和35.5％。