当前，污水中氮磷等营养物质去除是城市污水处理和再生水回用的核心问题之一。厌氧氨氧化反应器等新型脱氮处理工艺因避免了传统脱氮技术的缺点受到人们越来越多的关注。本文将污水水质监测技术与聚合酶链式反应(PCR)、克隆文库测序分析、变形梯度凝胶电泳(DGGE)、实时定量PCR等分子生物学技术相结合，揭示污水处理系统中微生物的脱氮机理以及脱氮效果与群落组成之间的相互关系。研究内容包括研究低氨氮城市生活污水短程硝化-厌氧氨氧化反应器中脱氮运行效果、脱氮微生物群落结构和优势菌种，探讨基质浓度对厌氧氨氧化反应器中微生物群落和结构的影响及原因，并系统考察中试厌氧氨氧化反应器(17m3)的启动过程中脱氮效果、厌氧氨氧化细菌的动态变化以及整体微生物群落结构演变规律主要研究成果如下：　　 (1)短程硝化-厌氧氨氧化反应器在处理低氨氮城市生活污水中实现了稳定运行并表现出良好的脱氮效果；低溶氧条件的短程硝化反应器中，氨氧化细菌优势菌种是Nitrosomonas europaea/Nitrosococcus mobilis；亚硝酸盐氧化细菌优势菌种是Nitrobacter vulgaris和Nitrospira defluvii，这些细菌对低溶氧具有较强的耐受性。　　 (2)不同进水基质浓度的厌氧氨氧化反应器中厌氧氨氧化细菌都表现为单一的优势菌种，其中，城市生活污水(低氨氮)反应器以Candidate Kueneniastuttgartiensis为优势菌，污泥消化液(高氨氮)反应器以Candidate Brocadiafulgida为优势菌；基质浓度的改变在一定程度上影响了厌氧氨氧化细菌优势菌种的组成，造成了优势菌种的转变；城市生活污水COD更高，其反应器中生物多样性会更丰富，进水COD浓度对微生物种群结构的丰富性有一定的影响；在高活性表达、具有明显厌氧氨氧化现象的高氨氮反应器中，Planctomycetes门细菌相对数量比例与低氨氮反应器中的相比更低，其少量的厌氧氨氧化细菌可以表征出明显的厌氧氨氧化现象。　　 (3)中试厌氧氨氧化反应器经过6个月的启动时间实现了高效的自养脱氮；厌氧氨氧化细菌在分子水平上实现了大量富集和增值，其数量与反应器负荷表现出明显的正向相关性，说明厌氧氨氧化细菌在反应器的脱氮作用中起着主导和决定作用；将宏观检测结果和微生态研究结果相结合，发现投加硅藻土的方式对提高厌氧氨氧化效率的影响还需进一步研究，而内回流比过大对总氮的去除可能产生不利的影响；反应器启动过程中微生物保持着较高的微生物多样性进行较为平缓的演变；不同运行条件下，微生物整体菌落结构会发生改变，以适应环境的变化；小试、中试厌氧氨氧化反应器中微生物整体群落结构中，大部分菌种分布于Chloroflexi、Bacteroidetes、Proteobacteria等门，这些门部分细菌具有反硝化作用和丝状菌性质，它们与厌氧氨氧化细菌共存的机制和原因尚不清楚，还有待进一步研究。　　 厌氧氨氧化脱氮处理工艺在城市生活污水、污泥消化液等污水脱氮处理中都具有较强的实用价值，而应用分子生物学方法研究厌氧氨氧化反应器中微生物群落结构有助于揭示反应器运行机制和条件优化。