污泥膨胀问题一直是国内外污水处理厂的难题之一,尽管已经做了大量相关的研究,但目前仍未找到解决该问题的根本方法。大多数污水处理厂通过改变进水水质,调整运行方式等因素来优化污水处理效果,在实际运行中污水本身的水质特点、季节变化导致的温度变化以及运行中出现的低溶解氧等又极易诱发污泥膨胀的发生,加大了污泥膨胀防控的难度。随着新方法、新技术、新设备的出现,已有大量的研究对污泥膨胀中丝状菌的生理生态学特性做了系统的总结,由于纯培养技术在实验室中仍然难以实现,使得已有的研究结果不够全面和深入。而近年来,随着分子生物学技术的发展和应用,使得对膨胀污泥系统内部微生物菌群整体多样性变化及微生物之间竞争关系的研究变得越来越丰富,为进一步控制污泥膨胀的发生提供了可能。本论文以膨胀污泥为研究对象,从水质条件、运行工况和外界环境三种引发丝状菌污泥膨胀的典型致因入手,在不同试验条件下丝状菌污泥膨胀发生过程中,借助高通量测序技术（High throughput sequencing）分析在不同分类学水平、不同微生物菌群及微生物菌属的多样性变化,不同功能的微生物菌群整体及其分类下各微生物菌属的多样性变化,并通过实时荧光定量（Quantitative real-time PCR,q PCR）技术,考察了不同条件下膨胀污泥中优势丝状菌与功能菌的丰度变化及相关性。具体的研究内容和结果如下:（1）以长链脂肪酸-淀粉混合碳源为进水碳源诱发的丝状菌膨胀,对污泥沉降性能和污染物去除率的影响。常温常压下采用传统硝化反硝化工艺,分别以油酸-淀粉混合液以及硬脂酸-淀粉混合液为进水碳源诱发丝状菌污泥膨胀,不同浓度的长链脂肪酸对污泥的沉降性能有很大的影响,当含量为20%时,SVI值逐渐增加,COD和TN去除率在80%和70%以上,当含量增加至40%时,SVI值迅速增加,COD和TN去除率下降,去除进水中的长链脂肪酸后,两个反应器的SVI及污染物去除率都有恢复,在膨胀过程中SVI1值一直大于SVI2,且SBR1中的污染物去除率也大于SBR2中的污染物去除率,通过FISH确认优势丝状菌都是微丝菌,说明长链脂肪酸是微丝菌的专属碳源,在活性污泥发生恶性膨胀后仍能保持较好的处理效果。（2）以20%油酸-淀粉混合液为碳源,低温和低溶解氧对污泥沉降性能和污染物去除率的影响。在低温条件下,温度越低SVI值越大且增加的越快,造成了污水中污染物去除率下降,并且污染物去除率随着污泥膨胀的发生波动较大不稳定,温度在16℃时,污染物的去除率一直保持在正常水平,COD的去除率在80%以上,TN的去除率在70%以上,这表明该实验运行中的功能菌在低温16℃时仍保持正常的生长代谢。在低溶解氧条件下,和低温条件相比,低溶解氧对污染物去除率的影响较大,COD和TN去除率分别降低至70%和50%左右,由于微生物利用长链脂肪酸时需要氧气,而低溶解氧就会造成微生物对底物的利用不完全,进而造成污泥膨胀而引发一系列问题。（3）以长链脂肪酸-淀粉混合液为碳源、低温或低溶解氧的条件下膨胀污泥中微生物菌群结构的变化。所有污泥样本中占比最大的门类均为Proteobacteria（变形菌门）,在3个不同条件的实验中Proteobacteria的丰度均有不同幅度的增加,其中在低温的运行条件下其丰度增幅最大,在13℃时,由48.63%增至76.85%,说明低温更有利于该菌门的代谢生长。Proteobacteria门下的γ-Proteobacteria,在低温和低溶解氧的实验条件下,相比种泥它的相对丰度均增加,说明它在低温和低溶解氧条件下竞争能力较强,保障在污泥发生膨胀后总氮去除效果良好。（4）以长链脂肪酸-淀粉混合液为碳源、低温或低溶解氧的条件下对膨胀污泥中微生物菌属的影响。有5种丝状菌属在9个泥样中共同存在,分别为:M.parvicella、Thiothrix、Haliscomenobacter、Tetrasphaera和Tessaracoccus。不同条件的试验中相对丰度占比最大的第一优势丝状菌均为M.parvicella,属水平上的第二优势菌为Thiothrix,它们都比较适宜在低温、低溶解氧下生长增殖。（5）以长链脂肪酸-淀粉混合液为碳源、低温或低溶解氧的条件下微丝菌与功能菌竞争关系。活性污泥膨胀过程中,20%油酸-淀粉混合液为碳源时,微丝菌的丰度最大,达到（8.74±0.51）×10~8gene copies/g MLVSS,说明此条件更有利于微丝菌生长增殖。而硬脂酸-淀粉混合液为碳源时对硝化菌群的AOB丰度影响最大,AOB的丰度降低了63%,对污泥脱氮效果产生不良的影响。低温和低溶解氧下,微丝菌的丰度逐渐增加,低温时与功能菌的丰度变化呈正相关,而在低溶解氧条件下微丝菌与功能菌中的硝化菌群呈正相关。