水体富营养化的主要控制因素为氮、磷，将水体中的氮、磷去除是防止水体富营养化的主要途径。目前广泛采用生物脱氮除磷方法去除水体中的氮、磷。研究生物脱氮除磷反应器中的微生物生态系统，发现影响菌群结构与功能的主要因素及其内在关系，对于优化生物脱氮除磷系统结构与运行参数、提高污水处理效果具有显著的实际应用价值与理论探索意义。螺旋升流式反应器(Spiral Up-Flow Reactor，SUFR)作为一种新型的生物脱氮除磷反应器具有良好的脱氮除磷功能。反应器中的菌群结构特征必然与其良好脱氮除磷功能的发挥有着直接的联系，本文使用ERIC-PCR指纹图谱技术研究分析了SUFR反应器在启动运行过程的菌群变化与功能恢复之间的关系，以及处于低温运行条件下的SUFR反应器中菌群特征，揭示低温运行条件下的菌群特征对于SUFR反应器维持低温状态下良好的脱氮除磷功能的作用。同时本文研究分析了处于良好运行状态下的SUFR反应器中可能存在的聚磷菌类群。实验结果表明：反应器处于停顿状态后，反应器中的非功能菌群处于旺盛繁殖状态，由于非功能菌群不能发挥脱氮除磷功能，使得反应器在刚开始运行时脱氮除磷效果欠佳，而经过一段时间的调整，反应器中的功能菌群逐渐取代非功能菌群，功能菌群得到重建，呈多样性分布状态的功能菌群使得反应器开始发挥良好的脱氮除磷效果，运行第9天，污水中TN、TP去除率即分别达到80.7％和91.3％。当反应器在达到稳定运行状态之后各时段，反应器各反应池菌群相似性较大，相似性系数在约70％～90％之间，说明反应器恢复正常运行后菌群结构呈稳定分布状态，改变甚微，这使得反应器处于平稳的运行状态。对处于低温运行状态下的SUFR反应器中的菌群结构分析表明：SUFR反应器在低温下取得了良好的脱氮除磷效果，菌群结构呈现多样性分布状态，实验第四周温度达到5℃的最低值，反应器经受极低温环境的冲击，脱氮除磷效果也有所降低，但是TN去除率和TP去除率仍然达到了72.35％和93.28％，菌群分析表明在经受极低温环境的冲击后反应器中优势菌群变得单一，但是这种单一的优势菌群维持了系统的运行，在温度回升后，反应器中优势菌群得到迅速恢复，同时增强了系统功能。聚磷菌是生物脱氮除磷系统中重要的一类功能菌群，对生物除磷起决定性的作用，聚磷菌通过超量吸收超出自身正常生长所需要的正磷酸盐，从而有效去除水体中的磷。文献报道的聚磷菌种类有不动杆菌属(Actinobacteria)，俊片菌属(Lampropedia)，积磷小月菌(Microlunatus phosphovorus)，红环菌属(Rhodocyclus)等。本文报道从SUFR反应器中分离到4株具有厌氧释磷，好氧吸磷典型聚磷菌特征的细菌，编号分别为PAO-12，PAO-23，PAO-44，PAO-48，其中以PAO-12菌株的吸磷功能最强，对合成污水P的最大去除率达到6.907mg／l。对四个菌株16S rDNA序列测定结果表明，PAO-12属于微杆菌属(Microbacterium)，PAO-23属于芽孢杆菌属(Bacillus)，PAO-44、PAO-48属于冢村氏菌属(Tsukamurella)。现有文献未见报道这几个属的细菌具有聚磷菌特征，这可能印证了聚磷菌是一个宽泛的类群，不同工艺不同污水成分下的生物脱氮除磷系统中是由多种不同种属细菌共同发挥除磷功能的。SUFR反应器独特的工艺特征为不同种属聚磷菌建立了良好的生存环境，发挥出优良的除磷功能。