根據(jù)交通運(yùn)輸部2022年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，截至2022年底我國(guó)高速公路通車?yán)锍踢_(dá)17.73×104km，服務(wù)區(qū)數(shù)量已超過(guò)3500對(duì)。除少數(shù)靠近城鎮(zhèn)的服務(wù)區(qū)將污水排入市政污水管網(wǎng)外，多數(shù)服務(wù)區(qū)獨(dú)立于城鎮(zhèn)分布，位置分散，一般都有獨(dú)立的污水處理設(shè)施，產(chǎn)生的污水在服務(wù)區(qū)內(nèi)集中收集后處理，但大多效果不佳。不同于城鎮(zhèn)污水，服務(wù)區(qū)污水具有氨氮濃度高、碳氮比低的特性，且水質(zhì)波動(dòng)較大。高速公路服務(wù)區(qū)污水通常采用A/O或多級(jí)A/O工藝處理，但脫氮除磷效果有限，部分污水處理設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中僅控制氨氮（NH4+-N）達(dá)標(biāo)而導(dǎo)致總氮超標(biāo)。
近20年來(lái)，好氧顆粒污泥（AGS）因具有良好的沉降性能、更高的生物量、可以單級(jí)同步脫氮除磷、耐沖擊負(fù)荷以及菌群多樣等優(yōu)點(diǎn)，已成為污水生物處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。AGS獨(dú)特的內(nèi)外層結(jié)構(gòu)使其可以進(jìn)行同步硝化反硝化，因而對(duì)高氨氮廢水具有很好的處理效果，但在有機(jī)物不足、碳氮比低的條件下，AGS的培養(yǎng)通常需要數(shù)月，且脫氮效率只有13%~65%，而除磷效果通常不顯著。采用傳統(tǒng)的活性污泥進(jìn)行接種時(shí)，存在培養(yǎng)期長(zhǎng)、可控性差等問(wèn)題，直接利用厭氧顆粒污泥進(jìn)行馴化和培養(yǎng)可能是一種更簡(jiǎn)單、更有效的方法。添加外部碳源、選擇合適的接種污泥及操作策略等措施可以加速顆粒污泥形成并提高系統(tǒng)效能，然而，絕大多數(shù)的研究都是基于小試，且處理對(duì)象以模擬污水為主，相關(guān)的中試研究及實(shí)際工程應(yīng)用則屈指可數(shù)，而將其應(yīng)用于高速公路服務(wù)區(qū)污水處理的中試研究更是鮮有報(bào)道。
因此，以河南某高速公路服務(wù)區(qū)污水為處理對(duì)象，通過(guò)接種厭氧顆粒污泥來(lái)實(shí)現(xiàn)低C/N下AGS的馴化，并通過(guò)改變運(yùn)行策略增強(qiáng)系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性，在中試規(guī)模下探索AGS處理該類污水的可行性，以期為后續(xù)反應(yīng)器放大和工程化應(yīng)用提供相關(guān)依據(jù)。
1、材料與方法
1.1 試驗(yàn)裝置及運(yùn)行參數(shù)
中試采用圓柱形SBR反應(yīng)器，其內(nèi)徑為35cm，有效高度為240cm，總?cè)莘e為230L，有效容積為200L。采用底部進(jìn)水，通過(guò)中部常閉式電磁閥控制出水，容積交換率為50%。底部為微孔曝氣盤，采用空氣壓縮機(jī)供氣，通過(guò)流量計(jì)控制曝氣量。進(jìn)水、靜置、曝氣、沉淀、排水等工序根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)定，并通過(guò)PLC控制器和電動(dòng)閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。反應(yīng)裝置在室外運(yùn)行，溫度不做控制，隨環(huán)境溫度變化，系統(tǒng)pH控制在7.2~8.5。
反應(yīng)器運(yùn)行分為三個(gè)階段，通過(guò)額外補(bǔ)充碳源調(diào)節(jié)進(jìn)水C/N：①階段Ⅰ（1~90d）為啟動(dòng)期，運(yùn)行周期為4h，包括進(jìn)水40min、靜置30min、曝氣150min、沉淀5min、出水15min；曝氣量為65~70L/min，在高表觀氣速下加快AGS的馴化與形成；HRT為8h，有機(jī)負(fù)荷（OLR）為（1.75±0.29）kg/（m3·d），COD/TIN（總無(wú)機(jī)氮）為6.45±2.39，處理量為0.6m3/d。②階段Ⅱ（91~130d）為強(qiáng)化期，運(yùn)行周期為4h，包括進(jìn)水40min、靜置30min、曝氣150min、沉淀5min、出水15min；降低曝氣量至40~44L/min，探究低曝氣量下系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；HRT為8h，OLR為（2.01±0.23）kg/（m3·d），COD/TIN為11.05±1.09，處理量為0.6m3/d。③階段Ⅲ（131~180d）為低溫運(yùn)行期，運(yùn)行周期為8h，包括進(jìn)水60min、靜置40min、曝氣360min、沉淀5min、出水15min；曝氣量為40~44L/min；為應(yīng)對(duì)低溫條件，延長(zhǎng)系統(tǒng)HRT至16h，OLR為（1.06±0.06）kg/（m3·d），COD/TIN為9.49±1.05，處理量為0.3m3/d。三個(gè)階段的容積交換率均為50%。
1.2 接種污泥與污水水質(zhì)
反應(yīng)器接種污泥為厭氧顆粒污泥，外觀呈黑色顆粒狀，VSS/TSS為0.74，接種前使用清水淘洗。反應(yīng)器進(jìn)水為河南某高速公路服務(wù)區(qū)污水，其COD、BOD5、NH4+-N、TIN、PO43--P分別為200~600、80~260、40~140、45~155、4~10mg/L，pH為6.8~8.5，同時(shí)將丙酸鈉溶于水制成高濃度碳源補(bǔ)充液，服務(wù)區(qū)地下沉淀池原水首先進(jìn)入體積為600L的暫存池，暫存池滿后，由自動(dòng)加藥裝置添加高濃度碳源補(bǔ)充液，以增加進(jìn)水COD濃度（200~300mg/L），最終反應(yīng)器進(jìn)水COD為450~800mg/L。
1.3 分析項(xiàng)目與方法
COD：重鉻酸鉀法；NH4+-N：納氏試劑分光光度法；NO2--N：N-（1-萘基）-乙二胺光度法；NO3--N：紫外分光光度法；PO43--P：鉬銻抗分光光度法；MLSS、MLVSS、SV、SVI：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法；pH和DO：WTW多參數(shù)測(cè)定儀。總無(wú)機(jī)氮為NH4+-N、NO2--N、NO3--N濃度之和。
在AGS系統(tǒng)不同運(yùn)行階段取顆粒污泥進(jìn)行高通量測(cè)序，取樣時(shí)間分別為：接種厭氧顆粒污泥（第0天）、顆粒化啟動(dòng)期（第45天和第70天）、強(qiáng)化期（第110天）、低溫運(yùn)行期（第160天），分別記為T0、T1、T2、T3、T4。所取樣品在-80℃下冷凍保存，最后送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行高通量測(cè)序。
2、結(jié)果與討論
2.1 AGS的形態(tài)變化
反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中污泥形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化見(jiàn)圖1。接種厭氧顆粒污泥輪廓清晰，結(jié)構(gòu)緊密，并且表面富有光澤，可以明顯觀察到許多粒徑在2mm以上的顆粒污泥。在階段Ⅰ，表觀氣速可達(dá)1.2cm/s，在較高的水力剪切力作用下，所形成的顆粒污泥表面光滑緊致，其中小顆粒大多呈黑褐色，而大顆粒污泥與階段Ⅱ的黃褐色更加類似，推測(cè)是在好氧環(huán)境下，接種厭氧顆粒污泥的厭氧區(qū)由外到內(nèi)不斷縮小，最終保留了較小的厭氧核心，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上好氧微生物與缺氧微生物依次附著生長(zhǎng)，直到形成了較大的土黃色AGS。在階段Ⅱ，有機(jī)負(fù)荷和碳氮比的提高加快形成更大粒徑的顆粒污泥，但同時(shí)曝氣量的減小和粒徑的增大，也使得氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)更加困難，導(dǎo)致部分顆粒污泥發(fā)生了破碎。階段Ⅲ進(jìn)入冬季期，低溫下微生物活性降低，為保證出水污染物濃度達(dá)標(biāo)，水力停留時(shí)間由8h延長(zhǎng)至16h，污泥負(fù)荷隨之降低，加之低溫影響，基質(zhì)與氧氣難以進(jìn)入顆粒內(nèi)部，使得污泥顆粒大量破碎，更多的厭氧內(nèi)核被暴露，顆粒污泥平均粒徑變小。
2.2 污染物去除效能
2.2.1 COD去除效果
在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，反應(yīng)器對(duì)COD的去除性能見(jiàn)圖2。運(yùn)行前期，盡管反應(yīng)器進(jìn)水COD濃度波動(dòng)較大，但出水COD濃度基本可以穩(wěn)定在100mg/L左右，去除率在70%左右，隨著反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)行，進(jìn)入階段Ⅱ以后，系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果趨于穩(wěn)定。裝置運(yùn)行至第120天時(shí)突發(fā)降溫，進(jìn)水溫度僅有5~10℃，系統(tǒng)對(duì)氮、磷的去除率迅速下降，然而COD去除率并未出現(xiàn)明顯波動(dòng)，仍可維持在80%以上，表明低溫沖擊未對(duì)AGS系統(tǒng)去除COD造成較大影響。此后進(jìn)入冬季低溫運(yùn)行期，又進(jìn)一步延長(zhǎng)了水力停留時(shí)間，使得系統(tǒng)在進(jìn)水溫度始終低于15℃的條件下仍能保持較好的有機(jī)物去除性能。
2.2.2 脫氮效果
在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)氮的去除性能如圖3所示。由于接種的是厭氧顆粒污泥，因此在新的好氧環(huán)境下適應(yīng)期較長(zhǎng)，運(yùn)行15d后出水NH4+-N濃度才開(kāi)始急劇降低，第31天，反應(yīng)器出水NH4+-N濃度低至5.11mg/L，去除率可達(dá)95.74%以上，此后基本維持在80%以上。隨著NH4+-N的大量去除，反應(yīng)器的TIN去除率也有了很大提升，但由于該階段形成的顆粒污泥并不成熟，反硝化菌群的數(shù)量較少，相較于硝化過(guò)程，反硝化性能表現(xiàn)出一定的滯后性，顆粒污泥強(qiáng)大的同步硝化反硝化功能并不能得到很好的體現(xiàn)，因此該階段的TIN去除率僅有60%左右，出水依次出現(xiàn)了明顯的NO2--N和NO3--N積累。此外由于階段Ⅰ的C/N僅有6.45左右，而階段Ⅱ、Ⅲ進(jìn)水NH4+-N濃度降低引起C/N升高，然而系統(tǒng)出水COD沒(méi)有發(fā)生波動(dòng)，可見(jiàn)投加的碳源并未出現(xiàn)過(guò)剩，因而在啟動(dòng)期TIN去除率始終較低可能與碳源不足有關(guān)。
反應(yīng)器運(yùn)行至第75~82天，因節(jié)假日高速公路服務(wù)區(qū)客流量增加，進(jìn)水污染物濃度產(chǎn)生較大波動(dòng)，氨氮濃度急劇增加，系統(tǒng)對(duì)NH4+-N和TIN的去除率由第70天時(shí)的96.19%、80.87%降至第75天時(shí)的47.81%、44.29%。反應(yīng)器的脫氮性能不僅受進(jìn)水氨氮負(fù)荷影響，運(yùn)行至第120天時(shí)，溫度的突然下降對(duì)其影響更加直接，該階段平均水溫僅有5℃左右，白天也不足10℃，氨氮與TIN去除率同時(shí)下降并基本保持一致，說(shuō)明低溫更大程度抑制了氨氧化細(xì)菌而非反硝化細(xì)菌，微生物種群分析中反硝化細(xì)菌豐度不降反增也進(jìn)一步驗(yàn)證了該結(jié)論。同時(shí)，觀察到顆粒污泥存在大量厭氧內(nèi)核，而且系統(tǒng)脫氮性能難以完全恢復(fù)，階段Ⅱ的末期TIN去除率不足50%。該情況持續(xù)至溫度回升至10~15℃、進(jìn)入階段Ⅲ后才得以恢復(fù)，NH4+-N和TIN的去除率基本保持一致，穩(wěn)定在80%左右。這一結(jié)果表明，在較低溫度下，通過(guò)延長(zhǎng)好氧反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)可在一定程度上保證系統(tǒng)的氮去除效能，然而隨著溫度的持續(xù)降低，該策略的干預(yù)緩解作用也會(huì)進(jìn)一步降低。
2.2.3 除磷效果
反應(yīng)器長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中對(duì)PO43--P的去除性能如圖4所示。在運(yùn)行初期，系統(tǒng)便顯示出了較好的除磷效果，去除率保持在60%左右，說(shuō)明所接種的厭氧顆粒污泥本身具有一定的除磷功能。第20天后出水磷濃度上升，這可能與運(yùn)行初期MLSS濃度降低所導(dǎo)致的微生物大量流失有關(guān)。此外，推測(cè)除磷性能的波動(dòng)與下降還可能與進(jìn)水氨氮濃度有關(guān)。高氨氮負(fù)荷下，NO2--N和游離氨刺激了聚糖菌（GAOs）和異養(yǎng)反硝化菌大量生長(zhǎng)，并與PAOs爭(zhēng)奪碳源，導(dǎo)致PAOs生長(zhǎng)受到抑制。此外，高濃度的NO2--N在好氧和缺氧階段都會(huì)抑制磷的吸收與釋放過(guò)程，尤其是在好氧階段。顯然，NH4+-N及其衍生物對(duì)顆粒污泥的性能和形態(tài)有顯著影響，而隨著反應(yīng)器TIN去除性能的提升，80d后出水中基本不含NO2--N和NO3--N，加之微生物已經(jīng)適應(yīng)新的生長(zhǎng)環(huán)境，MLSS濃度有了較大提升，PO43--P的去除性能也隨之改善。
此外與脫氮性能波動(dòng)不同的是，除磷性能對(duì)于負(fù)荷的變化表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，在運(yùn)行至第70天時(shí)進(jìn)水磷負(fù)荷降低，第80天進(jìn)水磷負(fù)荷又升高，出水PO43--P濃度雖隨之波動(dòng)，但去除率并無(wú)太大改變，不僅如此，進(jìn)入階段Ⅲ后，盡管受到低溫沖擊，仍能保持較好的除磷效率，這是因?yàn)?/span>PAOs菌群對(duì)溫度的耐受性要強(qiáng)于脫氮功能菌群�？傮w上，在顆粒污泥形成初期除磷率并不高（不足40%），但隨著顆粒污泥的成熟，性能逐漸提升，出水磷濃度穩(wěn)步降低，在140d后平均磷去除率接近60%。然而生化系統(tǒng)除磷效率提升仍然較慢，使得出水磷濃度始終高于0.5mg/L，因而考慮其他強(qiáng)化措施十分必要，如增加砂濾裝置，在去除SS的同時(shí)進(jìn)一步降低出水磷濃度。
2.3 污泥理化特性分析
2.3.1 污泥量變化
污泥MLSS、MLVSS以及VSS/TSS的變化見(jiàn)圖5。反應(yīng)器污泥接種完成后，初始MLSS可達(dá)5511mg/L。在階段Ⅰ的前40d，MLSS呈下降趨勢(shì)，第43天時(shí)僅有2488mg/L，這可能是由于在好氧環(huán)境下接種厭氧顆粒污泥中的微生物難以保留在系統(tǒng)內(nèi)，且采用實(shí)際污水直接馴化厭氧顆粒污泥也對(duì)其穩(wěn)定性造成一定沖擊；此外在運(yùn)行初期，沉降時(shí)間從10min逐步壓縮到5min，也加劇了生物量的流失，第50天時(shí)VSS/TSS值僅有0.55，說(shuō)明顆粒污泥中有機(jī)活性成分流失嚴(yán)重。50d后污泥濃度迅速上升，表明污泥已經(jīng)適應(yīng)新的環(huán)境開(kāi)始進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，MLSS由4184mg/L增長(zhǎng)到118d時(shí)的12337mg/L。
MLVSS與MLSS整體變化趨勢(shì)保持一致，從第50天后VSS/TSS值上升趨勢(shì)明顯，由0.55增大至第104天時(shí)的0.81。由此可知，顆粒污泥中有機(jī)成分含量的大量增加是AGS快速生長(zhǎng)的主要貢獻(xiàn)者，推測(cè)是隨著AGS粒徑的增大，其外層所積累攜帶的微生物逐漸增多所致。進(jìn)入階段Ⅲ以后，雖然觀察到大量污泥由于失穩(wěn)而破碎，但MLSS整體上維持在（10795±387）mg/L。結(jié)合污泥形態(tài)變化可知，穩(wěn)定狀態(tài)下AGS處于顆�；c解體的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，具體表現(xiàn)則是，隨著AGS粒徑增大，一些成熟的大顆粒破碎成小顆粒及絮體，絮體在較高選擇壓下會(huì)逐漸被排出反應(yīng)器，而破碎生成的不規(guī)則小顆粒又會(huì)作為核心重新顆�；�。
2.3.2 污泥沉降性能
污泥的SVI5、SVI30以及SVI30/SVI5的變化見(jiàn)圖6。在前30d內(nèi)SVI30整體呈上升趨勢(shì)，由接種厭氧顆粒污泥的49.95mL/g上升至第27天時(shí)的100.50mL/g（最大值），并且該階段的SVI30/SVI5基本低于0.7，分析原因主要是厭氧顆粒污泥在好氧環(huán)境中逐步向AGS轉(zhuǎn)變，大顆粒破碎成小顆粒及絮狀污泥導(dǎo)致污泥較為蓬松。隨著AGS逐漸形成，微生物大量附著生長(zhǎng)，污泥量迅速增加的同時(shí)，沉降性能也得到極大改善，第58天時(shí)SVI30可低至15.69mL/g，SVI30/SVI5也首次達(dá)到1.0，一般認(rèn)為SVI300.9是判斷AGS造粒成功的重要依據(jù)，根據(jù)這些指標(biāo)以及處理效能可認(rèn)為系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行58d后實(shí)現(xiàn)了完全造粒，而在以往報(bào)道的類似低碳氮比城市污水處理中，造粒啟動(dòng)期可能需要數(shù)月甚至一年。在造粒成功后，除第80天左右受進(jìn)水污染物濃度等影響外，SVI30基本穩(wěn)定在20mL/g以下。AGS的SVI30/SVI5也十分穩(wěn)定，幾乎趨于1.0。其偏差小于10%，表明雖然受到進(jìn)水污染物濃度增加及低溫等沖擊，但AGS始終保持著良好的沉降性能。
綜上分析，AGS可以在單個(gè)反應(yīng)裝置中實(shí)現(xiàn)氮、磷的同步去除，加之其優(yōu)異的沉降性能還可減少生化池占地，同時(shí)省去了二沉池等構(gòu)筑物，可以減少75%的用地。不僅如此，AGS工藝能耗更低，根據(jù)COD利用情況可知，碳源投加量仍可進(jìn)一步降低，而低曝氣下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行也進(jìn)一步降低了能耗，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益十分顯著。經(jīng)對(duì)比，常規(guī)A/O以及A2O工藝的處理成本在1.0元/m3左右，MBR工藝的運(yùn)行成本大都在2.0~2.5元/m3，本中試工藝的綜合處理成本大約為1.43元/m3，隨著規(guī)模的擴(kuò)大，在實(shí)際工程應(yīng)用中處理成本還會(huì)進(jìn)一步降低。
2.4 微生物群落特征分析
2.4.1 門水平微生物群落結(jié)構(gòu)分析
系統(tǒng)中門水平上的微生物群落結(jié)構(gòu)組成如圖7所示。接種污泥中占比最多的4個(gè)門為擬桿菌門（Bacteroidota）、互養(yǎng)菌門（Synergistota）、脫硫桿菌門（Desulfobacterota）和熱袍菌門（Thermotogota），除擬桿菌門外，其他三個(gè)菌門都是典型的厭氧菌，因此T1的這三種菌門總豐度占比由48.92%減少至不足1.00%。而接種污泥中占比最多的擬桿菌門在T1中的豐度仍是最大，由17.71%增加到40.36%，并且在此后的各個(gè)階段基本都保持在30%以上。擬桿菌是一種絲狀菌，具有降解難降解有機(jī)化合物的能力。值得注意的是，在接種污泥中并未檢測(cè)出變形菌門（Proteobacteria），然而其在T1中的豐度高達(dá)31.62%。變形菌門的相對(duì)豐度逐漸上升與AGS的形成緊密相關(guān)，相關(guān)研究表明變形菌門在AGS系統(tǒng)中普遍存在，對(duì)有機(jī)物和氮的去除起著關(guān)鍵作用。此外，該菌門中含有多個(gè)促進(jìn)分泌胞外聚合物（EPS）的菌屬，有助于絮體的黏附，加快了AGS的顆�；M(jìn)程，尤其是T4階段隨著顆粒污泥的成熟，其豐度高達(dá)50.33%。
與此同時(shí)，綠彎菌門（Chloroflexi）、髕骨菌門（Patescibacteria）等在5個(gè)樣品中的豐度也均較高。與接種時(shí)相比，厚壁菌門（Firmicutes）的相對(duì)豐度從厭氧顆粒污泥的5.56%降到了T4時(shí)期的1.61%，而放線菌門（Actinobacteriota）的相對(duì)豐度卻明顯增加，說(shuō)明這些細(xì)菌之間存在強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)，放線菌有利于污泥聚集，提高沉降性能，并在污水處理系統(tǒng)中發(fā)揮重要的脫氮作用。
2.4.2 屬水平微生物群落結(jié)構(gòu)分析
聚類分析表明，與接種污泥相比各運(yùn)行階段的優(yōu)勢(shì)菌屬分布出現(xiàn)明顯差異，而各時(shí)間段AGS中的功能菌屬種類差異相對(duì)較�。ㄒ�(jiàn)圖8）。隨著顆粒污泥的形成及粒徑的增加，系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)了新的優(yōu)勢(shì)菌屬并富集于AGS中。在接種污泥中，相關(guān)功能菌屬的種類較為單一，主要是norank_f__Bacteroidetes_vadinHA17（13.61%）、Syner-01（11.77%）等發(fā)酵菌群，并未發(fā)現(xiàn)與脫氮除磷功能相關(guān)的菌群，然而這些發(fā)酵菌屬在新的環(huán)境中出現(xiàn)了大規(guī)模的更替與消亡。此外，接種污泥中含有大量脫硫相關(guān)菌屬，根據(jù)Guo等人的發(fā)現(xiàn)，硫氧化和硫酸鹽還原細(xì)菌可以對(duì)磷釋放和磷吸收產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，可能彌補(bǔ)了傳統(tǒng)PAOs的作用，使反應(yīng)器在啟動(dòng)期便具有較為良好的除磷性能，此后四個(gè)階段PAOs的相對(duì)豐度逐漸提升，分別為0.60%、1.48%、1.24%和3.91%，PAOs即使在相對(duì)較低的豐度條件下也可以達(dá)到較高的PO43--P去除率，而在各個(gè)階段所發(fā)現(xiàn)的DNPAOs對(duì)AGS的形成以及系統(tǒng)除磷脫氮功能十分重要。相反，接種污泥中脫氮相關(guān)功能菌屬極其匱乏，這可能是系統(tǒng)氮去除性能直到運(yùn)行20d后才開(kāi)始恢復(fù)的原因之一。然而Candidatus_Nitrotoga作為一種重要的亞硝酸鹽氧化菌，直到T2時(shí)期豐度才有較大提升，這可能是導(dǎo)致前期出水亞硝酸鹽濃度較高的重要因素。
T3時(shí)期AOB、NOB和DNB菌屬的豐度都較高，分別為3.96%、8.12%和21.25%，該時(shí)期也是系統(tǒng)除污效果最好的階段，然而DNB相對(duì)豐度較T2時(shí)期的31.00%有所降低，這可能與第二階段改變曝氣量有關(guān)，該階段顆粒污泥發(fā)生破碎，污泥比好氧區(qū)體積擴(kuò)大，使得AOB、NOB相對(duì)豐度反而升高。而在低溫運(yùn)行期，優(yōu)勢(shì)菌屬的豐度并未明顯降低，這可能得益于顆粒污泥的層狀結(jié)構(gòu)，可以更好保護(hù)內(nèi)部菌群免受低溫影響。例如Hydrogenophaga（3.31%）、norank_f__A4b（2.64%）等具有反硝化功能的菌屬在低溫期豐度反而出現(xiàn)明顯增加，這也使得低溫運(yùn)行期系統(tǒng)脫氮性能未出現(xiàn)較大波動(dòng)，仍能較為高效地運(yùn)行。
由圖8可知，相比于接種污泥，隨著AGS的逐步形成，特別是在階段Ⅰ后，AGS的內(nèi)外層結(jié)構(gòu)為微生物提供了更加多樣的生存環(huán)境，致使新的菌屬出現(xiàn)，AGS系統(tǒng)中常見(jiàn)菌屬例如Flavobacterium（2.19%）、Thauera（4.21%）、Rhodobacter（2.29%）等相對(duì)豐度普遍上升，其中Flavobacterium對(duì)EPS的分泌和有機(jī)污染物的去除具有重要的作用，而Thauera屬于厭氧和兼性反硝化菌。此外，顆�；^(guò)程中，一些絲狀菌相關(guān)菌屬如unclassified_o__Saccharimonadales（0.60%~2.44%）豐度的提升增加了EPS的分泌并提高顆粒污泥疏水性，從而提高了污泥凝聚性能。
3、結(jié)論
針對(duì)高速公路服務(wù)區(qū)實(shí)際污水，在中試規(guī)模下通過(guò)58d連續(xù)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了AGS工藝的快速啟動(dòng)。系統(tǒng)中污泥SVI30在20mL/g以下，SVI30/SVI5始終趨于1.0，第118天污泥濃度達(dá)到12337mg/L并保持穩(wěn)定。AGS系統(tǒng)中擬桿菌門和變形菌門作為主要的優(yōu)勢(shì)菌門實(shí)現(xiàn)了富集，Flavobacterium、Thauera、Rhodobacter等與脫氮除磷相關(guān)菌屬豐度明顯提高。在低溫運(yùn)行期，一些耐低溫菌屬豐度的提升維持了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步通過(guò)降低曝氣量節(jié)約能耗并實(shí)現(xiàn)（83.9±3.3）%的TIN去除。在低溫期成功運(yùn)行超過(guò)50d，通過(guò)增加反應(yīng)周期時(shí)長(zhǎng)保證了脫氮和除磷性能的穩(wěn)定。
調(diào)試過(guò)程中AGS系統(tǒng)出現(xiàn)個(gè)別水質(zhì)指標(biāo)例如PO43--P濃度偏高的問(wèn)題。因此，在未來(lái)AGS工藝研發(fā)過(guò)程中，需要考慮AGS工藝參數(shù)優(yōu)化或采取組合工藝等技術(shù)手段，從而最終實(shí)現(xiàn)高速公路服務(wù)區(qū)污水的達(dá)標(biāo)排放。（來(lái)源：河南省中工設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，鄭州大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，河南省環(huán)境與資源國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室）
