城市污水是我国水体的重要污染源,生物处理是解决城市污水问题最经济有效且应用最普遍的方法。在生物处理系统中,微生物是污染物去除的主体,深入理解其群落结构与功能,对认识处理系统的本质,从而控制和提高污水处理系统的稳定性具有重要意义。本论文采多种分子生物学方法和统计学方法,研究了多个污水处理系统中,氨氧化菌(AOB)及细菌的群落结构及其动态变化规律,分析了影响AOB及细菌群落结构的因素,初步探索了微生物群落结构与系统功能的关系。本文首先优选出了适合活性污泥总DNA的高效提取方法,即FastDNA?试剂盒法。优化了PCR反应条件,建立了一套适合分析活性污泥样品中微生物群落结构的分子生物学方法。采用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)及克隆文库方法,分析了9个污水处理系统中AOB及细菌的群落结构。结果表明,同一污水处理系统不同位置的AOB和细菌群落结构无明显差异;处理水质对AOB及细菌群落结构有明显影响;处理规模对AOB和细菌群落结构有一定影响;处理工艺对AOB和细菌群落结构无明显影响。通过对克隆文库的测序和T-RFLP分析,确认了4种不同长度的末端限制性片段(T-RF)对应的AOB种类和57种T-RF对应的细菌种类。采用T-RFLP、定量PCR和移动窗口等方法,分析了多个污水处理系统中AOB及细菌群落的长期动态变化规律。结果表明,在两个氨氧化功能稳定的城市污水处理系统中,AOB群落结构发生了低度水平的变化。在5个有机物及TN去除功能稳定的城市污水处理系统中,细菌群落结构发生了中度水平的变化,说明稳定的有机物与TN去除功能并没有耦连着稳定的细菌群落结构。除趋势典范对应分析(DCCA)分析结果表明,出水氨氮、水温、溶解氧(DO)等参数是影响AOB群落结构的主要因素。发现中试系统中,总AOB数量和氨氮去除率之间呈显著正相关关系,为进一步建立AOB群落与功能之间的动力学模型奠定了基础。