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本文针对城市生活污水碳源低的问题,以活性污泥处理系统为研究对象,从碳源角度,对比分析各活性污泥系统在碳源充足和低碳源条件下的处理效果和典型周期内碳源利用途径。探讨了低碳源对活性污泥系统的污泥特性及胞外聚合物的影响,并着重分析了低碳源对活性污泥系统内微生物群落结构的影响。本研究对深入探究低碳源条件下的活性污泥处理工艺的脱氮机理具有重要意义。论文对比分析了进水COD浓度分别为300 mg/L(C/N=6)和150 mg/L(C/N=3)时的SBR系统和氧化沟系统的生物脱氮效率。在SBR系统中低碳源较碳源充足时,总氮去除率降低了14.62%;在氧化沟系统中TN的去除率降低了21.77%。低碳源条件下SBR系统脱氮效果优于氧化沟系统。基于典型周期各物质的变化规律,分析计算了两种碳源浓度下的不同活性污泥系统的碳源利用途径,发现不同系统的碳源利用途径不同,研究指出两系统在碳源充足时的碳源脱氮利用率均高于低碳源时的,低碳源条件下SBR系统的碳源脱氮利用率高于氧化沟系统。SBR系统的碳源脱氮利用率分别为57.01%和56.25%,氧化沟系统的碳源脱氮利用率分别为20.30%和11.96%。通过对活性污泥系统污泥沉降性能的研究,发现低碳源沉降性能较碳源充足时有所提高。而低碳源条件下SBR系统沉降性能优于氧化沟系统。通过运用三维荧光、傅里叶红外、高效液相色谱等分析手段对污泥胞外聚合物进行了定性分析,得出在三维荧光中碳源充足时的类蛋白峰和酪氨酸强度明显高于低碳源时的强度。在傅里叶红外图中低碳源时EPS成分较碳源充足时简单。在分子量分布图中发现低碳源对EPS的中低分子量物质产生了影响。分析EPS含量得出,低碳源时的含量低于碳源充足时的,低碳源时SBR系统EPS含量高于氧化沟系统。通过高通量测序分析研究了两种碳源浓度条件下SBR系统和氧化沟系统的微生物活性与种群差异,结果表明低碳源对不同种类微生物的影响程度差异明显。低碳源较碳源充足时的微生物多样性低,不利于反硝化细菌的富集。低碳源时较碳源充足时的功能菌群影响较大的有Nitrospira和Thauera这两种菌群。低碳源条件下SBR系统的多样性略低于氧化沟系统,但其功能菌相对丰度较高。在两系统差异较大的菌群为Acinetobacter,Clostridium sensu stricto和Thauera。在微生物的新陈代谢功能中,低碳源时的能量代谢功能的相对丰度值明显低于碳源充足时。低碳源对SBR系统和氧化沟系统之间的影响最大的是膜运输功能。这些功能菌群的差异以及代谢功能差异可能是导致低碳源时活性污泥系统的脱氮效果不佳,两活性污泥系统之间脱氮效果不同的根本原因。