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2 结果与讨论2.1 反应器运行情况
稳定期、饥饿期和恢复期的硫自养1号和2号反应器进出水水质的变化情况如图 2所示.进水NO3--N、NO2--N、TN和TP平均浓度分别为30.00、0.01、35.88和1.00 mg˙L-1.稳定期，反应器在低温下(12℃) 运行30 d后，1号反应器出水NO3--N、NO2--N、TN和TP浓度分别为1.78、0.03、2.87和0.91 mg˙L-1，TN去除率为91.9%，1号反应器具有较高的脱氮效果. 2号反应器出水NO3--N、NO2--N、TN和TP浓度分别为11.32、0.11、13.10和0.14 mg˙L-1，TN和TP去除率分别为63.49%和86.41%. 2号反应器具有同步脱氮除磷的效果.
图 2 饥饿前后反应器NO3--N、NO2--N、TN、TP的变化
反应器稳定运行后，停止进水，进入饥饿期.经过30 d的饥饿忍耐后，反应器在低温下(14℃) 恢复进水，进入恢复期.由图 2可以看出，饥饿忍耐后，1号反应器出水NO3--N增加到27.87 mg˙L-1，2号反应器出水NO3--N增加到26.56 mg˙L-1.但随着反应器的恢复，出水NO3--N浓度逐渐降低，1号反应器经5 d的恢复(第65 d)，出水NO3--N和TN浓度分别为0.38 mg˙L-1和2.37 mg˙L-1，去除率分别为98.8%和93.6%;2号反应器经11 d的恢复(第71 d)，出水NO3--N和TN浓度分别为10.51 mg˙L-1和12.91 mg˙L-1，去除率为66.40%和65.57%.其次，在恢复期2个反应器的出水NO2--N浓度均呈现先增加后降低的趋势，恢复初期均出现NO2--N的积累.由图 2可知，1号反应器恢复期第3 d (第63 d) 出水NO2--N浓度为2.17 mg˙L-1;2号反应器恢复期第5 d (第65 d)，出水NO2--N浓度为0.37 mg˙L-1.随着反应器稳定运行，最终1号反应器NO2--N浓度下降到0.1 mg˙L-1以下，2号反应器有0.1 mg˙L-1 NO2--N的积累量.此外，饥饿忍耐未对2号反应器TP的去除效果产生明显的影响.原因如下，2号反应器对磷的去除主要是通过黄铁矿中的铁与磷结合形成铁磷沉淀物及铁的氧化物和氢氧化物对磷有吸附作用，饥饿条件下并未明显影响这一物理化学过程.结果表明，与1号反应器相比，2号反应器的恢复时间略长，但2个反应器都能在低温、短期内恢复到正常处理效果.
饥饿期(第60 d) 及恢复期(第85 d) 反应器不同高度处微生物量的变化如表 1所示.从中可知，1号和2号反应器饥饿忍耐后不同高度处微生物量均低于恢复期.分析原因，主要是饥饿期间反应器中部分微生物对饥饿环境的忍耐能力差，裂解死亡;部分细菌因营养物质缺乏而进入休眠状态，不能进行生长繁殖.反应器恢复进水后，生物膜的活性和生长可得到不同程度的恢复，使得微生物量有所增加，同时反硝化性能得以恢复.
表 1 饥饿忍耐前后反应器不同高度处生物量的变化/nmol˙g
2.2 微生物多样性的分析
利用MiSeq平台对A1、A2、B1、B2这4个污泥样品进行高通量测序，分别获得39 989、39 302、45 227、61 572条优化序列.将优化序列截齐后与SILVA106库比对后进行聚类，在97%的相似性下分别获得3 188、3 412、1 734、1 976个OUTs.并且4个污泥样品的覆盖率(Good's coverage) 均在95%以上，表明本研究中构建的序列库可以覆盖细菌群落的多样性(见表 2).
表 2 样品的物种丰富度和多样性分析
Chao指数和Shannon指数表示微生物群落结构的变化.群落丰富度用Chao指数描述，其值越高表明群落物种的丰富度越高;Shannon指数可以反映样品的多样性程度，其值越高表明群落物种的多样性越高. 表 2显示，4个污泥样品的Chao和Shannon指数均为A2>A1>B2>B1.结果表明，1号反应器中的物种丰度和多样性均高于2号反应器.分析原因，主要是黄铁矿/白云石反应器(2号) 中所用硫源为黄铁矿，其硫含量低于硫磺.这使得硫磺/白云石反应器(1号) 中的硫自养反硝化菌群因得到充足基质而更好的生长.即由于基质含量的不同，黄铁矿/白云石反应器中的自养反硝化菌种的生长受到一定的限制.另一方面，经过30 d的饥饿忍耐后，硫磺/白云石和黄铁矿白云石2个反应器中微生物丰富度和多样性明显低于恢复期.分析原因，主要是饥饿期部分微生物对饥饿环境的忍耐能力差，裂解死亡，部分细菌因营养物质缺乏而进入休眠状态;恢复期生物膜的活性和生长可得到不同程度的恢复.这与上述反应器中微生物量饥饿期低于恢复期的变化是一致的.
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