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城镇生活污水是自然水体重要的污染源之一,因此必须要经过污水处理去除大部分的污染物才能排放。生物处理是城镇生活污水应用最广泛、最经济实用的处理方法。在生物处理系统中,原核微生物——细菌是去除污染物的主体,深入研究细菌群落结构与功能菌种,对于了解生物处理的运行机制,进而实现控制和提高污水处理系统的稳定性具有重要的意义。 本研究运用多种分子生物学方法选取了南方地区多家有代表性的城镇污水处理厂,针对A2O工艺、AB工艺及氧化沟工艺的细菌群落结构进行对比研究,分析了工艺因素对细菌群落结构的影响并简单探讨了不同工艺细菌群落结构差异对污染物去除效果的影响,初步探索了细菌群落结构的部分环境影响因素。 本文对活性污泥的固定方法和细菌基因组总DNA的提取方法进行了比较研究,通过提取DNA产物含量及可扩增性的对比,优选出最适合本研究的活性污泥固定方法和DNA提取方法,即乙醇固定法和物理化学提取法。通过分析入水指标平均值差异显著性,结果表明所选研究对象的入水指标与省内其他污水处理厂入水指标无显著差异,研究对象的污水厂具有一定代表性。 采用T-RFLP方法对比同一A2O工艺污水处理系统厌氧、缺氧和好氧三个工艺单元细菌的细菌群落结构,结果显示不同工艺单元之间的细菌群落结构差异比不同处理系统之间的细菌群落结构小。 不同A2O处理系统的好氧单元T-RFLP图谱分析表明,5家采用A2O工艺的污水处理厂在正常运行条件下其污泥菌群的共同片段为58、93、203和205bp,这些片段所代表的细菌存在于全部5套污水处理系统中,可能属于变形菌、拟杆菌、厚壁菌和放线菌等类别。不同处理工艺好氧单元细菌T-RFLP图谱对比显示氧化沟工艺的细菌群落结构与A2O工艺较为接近,AB工艺的细菌群落结构与A2O工艺差异较大。 采用A2O工艺与AB工艺进行DOGE图谱比对,结果同样显示两种工艺之间的细菌群落结构差异较大,AB工艺的细菌群落多样性较低。AB工艺比A2O工艺缺少的细菌部分被鉴定出来,包括一种亚硝酸盐氧化菌和一种反硝化菌,它们在A2O工艺系统中的丰度与总氮的去除率呈现出正相关性,但未达到显著标准,而缺失这两种菌的AB工艺的处理系统总氮去除率相对较差,表明它们可能是相关污染物去除过程中的关键功能菌,缺乏这些菌影响到了AB工艺处理系统对总氮的去除效果。 污水处理系统DGGE和T-RFLP图谱相似性比对分析结果显示细菌群落结构会受到地理位置差异的影响。CCA对T-RFLP图谱和环境因子的分析结果表明,污水处理厂入水BOD、流量及水温对处理系统好氧单元细菌群落结构具有重要影响。