生化处理工艺是炼化废水处理系统最核心的组成部分,废水中大量的有机物、含氮化合物作为微生物生长的营养物质被生物降解,废水得到净化。废水生物处理系统中微生物的种群结构、微生物多样性和功能稳定性是影响废水生化处理效果的关键因素。本研究采用高通量测序技术,对我国三个石化炼厂(克拉玛依石化、惠州炼化、辽河石化)的污水处理厂生化处理系统中的微生物进行了多样性分析,探究了污泥中优势微生物与水质变化之间的内在关系,明确了对石化污染物降解起到关键作用的优势菌属。结果表明,全流程炼化废水生物处理系统中,随着生物处理的进行,污染物浓度逐渐降低,水质质量逐渐提高,一级水解酸化作为生物处理的预处理工艺,可以显著提高水质的可生化性,将大分子有机物降解成小分子,生物处理单元之间表现出较高的微生物相似性,但是系统中脱氮菌的种类单一,多样性较小。不同水质污水处理系统拥有不同的微生物群落结构,污染负荷较高的含盐处理系统与污染负荷较低的含油处理系统相比,微生物多样性和丰富度更低,有机物的去除效果更差。含盐、含油污水处理系统的菌属结构差异较大,含盐系列的优势菌属为norank＿f＿Nitrosomonadaceae、Uliginosibacterium;含油系列的优势菌属为norank＿o＿CCM11a、Defluviicoccs;分析不同炼厂和不同处理单元的微生物多样性数据发现,辽河石化污水处理厂的微生物丰度最高,曝气生物滤池中的微生物多样性最大。综合分析炼化行业废水处理系统中的微生物群落组成,得到最主要的菌门为绿弯菌门(1.27-29.87%)、浮游菌门(1.10-12.49%)、酸杆菌门(0.63-11.21%)和放线菌门(0.85-8.10%)。最主要的菌属为Hyphomicrobium(0.78-6.60%)、norank＿f＿Anaerolineaceae(0.82-18.27%)、norank＿f＿Nitrosomonadaceae(0.11-20.06%)、unclassified＿f＿Comamonadaceae(0.62-6.45%)、norank＿p＿SBR1093(0.74-3.78%)、unclassified＿o＿Rhizobisles(0.55-7.11%)、norank＿f＿Blastocatellaceae(0.17-7.67%)。微生物群落与环境因子之间的典型关联分析结果表明,引起三个废水处理厂微生物差异的原因主要是COD、Oil、p H值等水质因素,以及温度、纬度等环境因素。其中,COD和温度的影响最大。