强化生物除磷技术(Enhanced biological phosphorus removal，EBPR)由于其经济高效可持续的特点近年来被广泛应用于磷的去除领域中。与传统生物除磷相比，反硝化除磷技术以硝酸盐或者亚硝酸盐代替氧气作为电子受体，因此可以实现同时脱氮除磷，具有节省运行费用，减少污泥处置量的优点。“CandidatusAccumulibacter”是EBPR系统中聚磷菌的优势菌属，其菌群结构和代谢活性直接影响除磷效果。目前研究主要集中于人工配水中ⅠA和ⅡA分支对不同电子受体的利用情况，“Candidatus Accumulibacter”其他分支的硝酸盐或亚硝酸盐还原能力尚未见报道，尤其是连续流工艺处理实际生活污水中“CandidatusAccumulibacter”各分支利用电子受体的能力值得探究。narG，nirS和nirK分别是硝酸盐还原基因和亚硝酸盐还原基因，是执行反硝化除磷的重要功能基因。基于反硝化功能基因的种群结构和丰度的动态变化是影响反硝化除磷性能的重要因素。　　本论文采用MUCT（Modified University of Cape Town）工艺处理实际生活污水，研究不同硝化状态下的反硝化除磷性能。通过定量PCR技术(quantitativePCR，QPCR)分析不同硝化状态下的氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria，AOB)和亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria，NOB)的数量，研究其丰度变化与工艺运行条件之间的关系，从微生物学角度揭示全程向短程转变的机理，为更好地实现短程硝化反硝化提供理论依据。全程脱氮状态下，通过采用编码聚合磷酸盐激酶的功能基因（poly-p kinase1gene，ppk1）作为遗传标记，研究“Candidatus Accumulibacter”不同进化分支对硝酸盐的利用状况及反硝化除磷性能，并结合narG，nirS和nirK基因考察反硝化除磷菌的相对丰度。短程脱氮过程中亚硝酸盐来自于系统好氧区，研究“Candidatus Accumulibacter”不同进化分支对亚硝酸盐的还原能力，及其反硝化除磷性能，并研究短程硝化各阶段narG，nirS和nirK基因丰度的变化情况。　　研究结果表明，在处理实际生活污水的连续流系统中通过缩短水力停留时间(6h)和降低溶解氧溶度(0.5mg/L)，可以实现由全程脱氮向短程脱氮的转化，亚硝酸盐积累率达到90％。在短程脱氮的启动初期由于较短的水力停留时间和较低的溶解氧浓度，氨氮和总氮的去除效果变差。但在短程硝化稳定运行阶段总氮去除率高达90％以上，远远高于全程阶段的总氮去除。　　QPCR结果表明全程脱氮阶段水力停留时间的缩短使AOB细胞数呈现下降的趋势，NOB细胞总数稳定维持在108cells/g dried sludge。短程脱氮阶段，AOB细胞数小幅度上升，由3.17×106cells/g dried sludge增长到1.32×107cells/g driedsludge，同时AOB占全菌的比例也小幅度增长。NOB的细胞数在5.9×107～1.78×108cells/g dried sludge之间波动。NOB占全菌的比例由1.44％下降到0.47％。因此，MUCT工艺处理实际生活污水的系统中NOB丰度降低及活性抑制是实现并维持短程生物脱氮的重要原因。短程脱氮运行期间由于控制低溶解氧浓度和短的水力停留时间，AOB丰度及相对含量没有显著增加，甚至下降，但不会影响氨氮和总氮的去除。　　全程硝化状态下硝酸盐浓度的变化对“Candidatus Accumulibacter”各个进化分支（ⅠA，ⅡA，ⅡB，ⅡC，ⅡD，ⅡF）丰度和反硝化除磷性能影响的研究表明所有的分支均存在于硝酸盐-反硝化除磷系统中，缺氧区反硝化除磷量贡献了总除磷量的90％。在119天的全程脱氮反应器中，基于ppk1基因的QPCR结果和系统发育树同时证实了在反硝化除磷效果显著的阶段，ⅡC和ⅡF是优势进化枝，丰度分别为4.62×109cells/g dried sludge，4.4×109cells/g dried sludge。ⅠA进化枝和硝酸盐浓度存在正相关关系，进一步证实了ⅠA可以利用硝酸盐作为最终电子受体进行反硝化吸磷。ⅡA和ⅡB变化趋势与硝酸盐浓度没有明确的相关关系，ⅡA和ⅡB的丰度相当。在以传统生物除磷为主的阶段ⅡD是优势进化枝，在反硝化除磷效果显著的阶段其优势被ⅡC和ⅡF所取代，表明ⅡD不是反硝化除磷系统中的优势进化枝。操作条件和水质的变化均会影响Accumulibacter分支的分布状态。109cells/g dried sludge丰度水平的narG基因保证了硝酸盐顺利还原为亚硝酸盐，保证只能利用亚硝酸盐作为电子受体的进化枝能完成反硝化除磷。NarG基因的系统发育表明Gamma和Beta-proteobacteria在硝酸盐还原过程中发挥重要作用。nirS基因系统发育的多样性和丰度都大于nirK,因此成为执行亚硝酸盐还原的主要功能基因。基于nirS,nirK,ppk1的丰度，具有反硝化除磷功能的Accumulibacter占总Accumulibacter的22％。　　短程硝化状态下亚硝酸盐浓度的变化对“Candidatus Accumulibacter”各个进化分支(ⅠA，ⅡA，ⅡB，ⅡC，ⅡD，ⅡF)丰度和反硝化除磷性能影响的研究结果表明，短程硝化阶段Accumulibacter占总菌的比例与亚硝酸盐积累率成正相关，在亚硝酸盐积累率最高的阶段达到最大，为18.3％。ⅠA分支占总Accumulibacter的比例为10-4～10-3％，其对生物除磷的贡献是可以忽略不计。ⅡF是短程硝化阶段的优势菌属，证实了ⅡF是实现以NO2--N作为电子受体进行反硝化除磷的主要分支。ⅡA与ⅡB的变化趋势一致，在亚硝酸盐积累率最高的阶段达到最大丰度值。在MUCT反应器处理实际生活污水中参与以亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷的主导分支为ⅡC，ⅡF和ⅡD，而ⅠA和ⅡA处于劣势，这与间歇反应器处理人工配水中ⅠA和ⅡA是主要分支的结果完全不同。短程硝化期间nirS基因多样性大于nirK基因，Beta-proteobaeteria中的Rhodocyclales是nirS基因的优势科。narG基因在短程硝化运行期间逐渐减少，总的nirS和nirK基因在亚硝酸盐积累率最高的阶段达到最大值4.83×1010copies/g dried sludge，保证了以亚硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷的稳定运行。