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垃圾在卫生填埋的后期,会产生一种极难处理的高氨氮浓度有机废水,即晚期垃圾渗滤液。填埋稳定化后的陈垃圾附着了大量的微生物群落,其作为生物处理载体构建的垃圾反应器在处理晚期垃圾渗滤液中具有一定的优势。本文以陈垃圾构建的处理晚期垃圾渗滤液的填埋场生物反应器为研究对象,研究了反应器运行情况和污染物去除效果。结合高通量测序、PCR-DGGE和qPCR等分子生物学技术对不同运行条件下反应器中总细菌、氨氧化细菌(AOB)、反硝化细菌、厌氧氨氧化细菌(Anammox)等功能微生物的群落结构和数量的变化进行了分析,并采用稳定同位素示踪法对Anammox在反应器脱氮中贡献率进行量化,解析脱氮效能和功能微生物之间的关系,为优化反应器脱氮条件提供依据。本文的主要结论如下：(一)不同水力负荷当水力负荷从25L·m-3·d-1增加至35L·m-3·d-1时,反应器对总氮的平均去除率从64.2%下降至45.3%。PCR-DGGE结果显示：在不同水力负荷条件下,反应器中细菌、AOB和反硝化细菌种属差异不明显。测序结果表明：反应器中细菌主要为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和一些不可培养的细菌。AOB主要是亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)以及一些不可培养的细菌。反硝化细菌主要是一些不可培养的细菌。覆盖度更高的高通量测序结果显示：1)反应器中细菌主要优势菌门有变形菌门、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门。水力负荷低时多样性较高。2)在水力负荷为25L·m-3·d-1和35L·m-3·d-1时,反应器中AOB占细菌总数的比例分别为0.12%和0.08%,主要的AOB包括亚硝化单胞菌属和亚硝化螺菌属。3)反应器中反硝化细菌种属组成丰富,包括3个菌门20个菌属细菌。优势菌属有生丝微菌属(Hyphomicrobium)|芽孢杆菌属(Bacillus)、陶厄氏菌属(Thauera)等。水力负荷为25L·m-3·d-1和35L·m-3·d-1时,反硝化细菌分别占细菌总数的比例分别为15.68%和4.12%,随负荷升高而降低。反应器中有多种能够进行好氧反硝化、自养反硝化特殊代谢类型的反硝化细菌。4)反应器中均存在浮霉菌门细菌,优势菌属为浮霉状菌属(Planctomyces)和红小梨形菌属(Rhodopirellula),还有相当比例未分类菌属。qPCR结果显示：反应器填料样品中细菌数量在1010Copies/g水平。AOB数量达到107Copies/g水平,反硝化细菌nirS基因和Anammox细菌数量达到108Copies/g水平。水力负荷为25L·m-3·d-1和35L·m-3·d-1时,反应器中Anammox细菌占细菌的比例分别为1.57%和1.36%,反硝化细菌nirS基因占细菌的比例分别为0.67%和0.62%,AOB占细菌的比例分别为0.17%和0.11%。反应器中脱氮功能细菌相对数量在不同水力负荷下均无显著性差异。脱氮效率与脱氮细菌相对数量无明显相关性。不同水力负荷下微生物的多样性的不同是造成脱氮效率的不同的可能原因。同位素示踪法结果显示：水力负荷为25L·m-3·d1-1和35L·m-3·d-1时,Anammox反应对总氮去除的贡献分别为12.51%和14.36%。(二)不同BOD5/TN以厌氧A反应器作为对照,水力负荷为15L·m-3·d-1, BOD5/TN为0.3；厌氧B反应器和准好氧C反应器的水力负荷不变,进水BOD5/TN提高为0.4。A反应器对总氮的平均去除率为79.9%,提高BOD5/TN,B、C反应器对总氮平均去除率分别为90.0%和86.2%,脱氮效率均提高,但厌氧条件脱氮效果好于准好氧条件。高通量测序结果显示：1)A、B、C反应器中变形菌门是最多的优势菌门,占细菌总数的比例在21.32%-38.32%之间。另外优势菌门还有酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门和厚壁菌门。提高BOD5/TN,厌氧B反应器变形菌门细菌相对数量下降,而酸杆菌门细菌相对数量则升高；准好氧C反应器中部变形菌门细菌相对数量升高,酸杆菌门、厚壁菌门细菌相对数量则下降。厌氧和准好氧条件下细菌群落多样性均增加,准好氧条件下细菌多样性略高于厌氧条件。2)三个反应器共检测到3个菌属的AOB,分别为亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌和亚硝化球菌属(Nitrosococcus)。AOB占细菌总数的比例在0.13%-0.53%之间。3) A、B、C反应器分别检测到10个、15个和11个菌属的反硝化细菌,提高BOD5/TN后,反硝化细菌种类数目增加,且厌氧条件下的种类数目高于准好氧条件。各反应器中反硝化细菌占细菌总数的比例在3.58%-5.69%之间。作为好氧反硝化细菌的代表,芽孢杆菌属和生丝微菌属是三个反应器中的优势菌属。另外自养反硝化细菌硫杆菌属(Thiobacillus)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)的比例在0.02%-0.25%之间。4)三个反应器中浮霉菌门细菌占细菌总数的比例在2.27%-4.19%之间。优势菌属主要有浮霉状菌属、出芽菌属(Gemmata)和红小梨形菌属,同时未分类的浮霉菌门类菌属较多。qPCR结果显示：三个反应器中细菌数量在3.36×109Copies/g-1.62×1010Copies/g之间,AOB、反硝化细菌nirS基因和Anammox细菌数量均在107-108Copies/g水平。三个反应器Anammox细菌占细菌数量的比例在1.26%-2.54%之间。AOB占细菌数量的比例在0.46%-1.21%之间,反硝化细菌nirS基因占细菌数量的比例在0.36%-1.14%之间。提高BOD5/TN值后,厌氧B反应器中部AOB相对数量升高,反硝化细菌nirS基因和Anammox细菌相对数量无显著性差异；准好氧C反应器中部脱氮功能细菌相对数量均无显著性差异。B、C反应器上、中部脱氮功能细菌相对数量均无显著性差异。同位素示踪技术结果显示：A反应器中Anammox对总氮去除的贡献为5.88%,提高BOD5/TN值后,B反应器Anammox过程对总氮去除的贡献提高至9.83%。本研究通过高通量测序、PCR-DGGE和qPCR多种分子生物学方法解析了不同运行条件下反应器中脱氮功能微生物群落结构和数量,研究了其与反应器脱氮效率的关系,结果表明运行条件的改变影响着反应器脱氮功能微生物的群落多样性,并对反应器的脱氮效率产生影响。