摘要：生化反应器流态会影响基质分布，从而影响反应器内微生物的性能与菌群结构。在相同氮负荷下运行SBR和CSTR以对比分析2种典型流态（推流式和完全混合式）对活性污泥中硝化菌性能及其菌群结构的影响。
结果表明，SBR中，氨氧化速率（AUR）和亚硝酸盐氧化速率（NUR）分别为（16.55±2.05）mg N/（L•g VSS•h）和（15.33±2.02）mg N/（L•g VSS•h），CSTR中AUR和NUR分别为（10.13±0.73）mg N/（L•g VSS•h）和（9.34±2.56）mg N/（L•g VSS•h）；SBR中，氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）含量分别为（3.4±0.3）%和（5.4±1.2）%，优势菌分别为Nitrosomonas europaea-Nitrosococcus mobilis lineage和Nitrobacter，CSTR中，AOB和NOB含量分别（3.1±0.4）%和（6.8±1.1）%，优势菌分别为Nitrosospira和Nitrospira。虽然2个流态下的硝化菌含量接近，但推流式的硝化速率比完全混合式高64%，这是因为推流式更有利于反应速率较快的r-strategist（Nitrosomonas europaea-Nitrosococcus mobilis lineage和Nitrobacter）生存，而完全混合式则更利于反应速率较慢K-strategist（Nitrosospira和Nitrospira）生存。
污水处理厂生物反应池的流体动力学特性，决定反应池内基质在时间、空间上的分布以及基质和微生物的接触程度，控制反应池内物质的传输，因而反应池流态是影响其处理效率的重要因素，因此，流态也是污水处理厂生化反应池设计需要考虑的一个关键因素。
早在1985年，Chudoba等发现推流式（plug flow，PF）的硝化速率是完全混合式（complete mix）硝化速率的1.6倍；1996年，Still等也证明了SBR（模拟推流式反应器）中活性污泥的硝化速率是CSTR中的1.53倍。这些研究表明，流态对活性污泥的硝化性能有很大影响。从微生物角度来看，由于硝化菌的种类繁多，各菌种硝化动力学特性存在巨大差异，氨氮和亚硝酸盐浓度会明显影响硝化菌群落结构，因此反应器流态可能也会影响其中硝化菌群落结构。
但是由于过去在环境微生物研究方面手段的限制，流态对硝化菌的影响仅限于宏观硝化性能的分析，而对微生物群落结构的影响分析未见报道。目前荧光原位杂交技术作为成熟的分子生物学方法之一，已广泛应用于活性污泥的微生物群落结构分析。本文将利用荧光原位杂交方法，对相同氮负荷下运行的SBR和CSTR中的活性污泥的硝化菌群落结构进行分析，同时比较了两反应器的硝化性能。
1实验材料与方法
1.1实验装置
SBR：采用钢化玻璃制成，有效容积为5L。运行条件：温度为（20±1）℃，HRT为8h，SBR为15d。每天循环6个周期，每周期进水量为2.5 L，循环时间为4h，其中包括：进水2min，曝气3d，沉淀50min，出水7min，静置3min。。
CSTR：采用有机玻璃制成，方形曝气池+二沉池，曝气池有效体积-L。运行条件：温度为（20±1）℃，HRT为8h，SBR为15d。氨氮单独连续流入到反应器中，其他碳源及营养物等通过间歇进水的方式（每30min进一次，每次进水1min，每天进水总量为15L）进入反应器中以防CSTR中出现污泥膨胀。
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