就膜生物反应器（membrane bioreactor，MBR）脱氮效果而言，传统的连续曝气方式在基本实现完全硝化的同时反硝化作用受限，而改进型的间歇曝气式膜生物反应器（intermittent aeration membrane bioreactor，IAMBR）反硝化效果更好。无论是传统型还是改进型的膜生物反应器，在运行中随着污泥浓度的升高有机负荷下降，微生物容易处于营养相对贫乏的状态，本研究的目的就是探索贫营养条件下，传统型与改进型膜生物反应器的脱氮效果及微生物群落结构变化。将无碳源进水定义为本研究的贫营养条件，以连续曝气式MBR和间歇曝气式IAMBR进行对比运行试验。MBR和IAMBR对氨氮的平均去除率分别为76%和81%。贫营养周期内总氮去除率骤降，由于硝酸盐氮的积累和内源呼吸解体造成的氮素释放，实验结束时MBR出水总氮高出进水13.46mg/L，IAMBR高出进水3.84mg/L。贫营养对于MBR污泥浓度的不良影响更大也更易使其发生污泥膨胀。研究表明，间隙曝气式IAMBR的脱氮效果相对更好，其活性污泥的抗冲击能力较MBR也更强。为了深入了解贫营养环境对于间歇曝气式膜反应器稳定运行的影响，本研究运用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（polymerase chain reaction denaturinggradient gel electrophoresis，PCR-DGGE）及其相关分子生物学技术考察污泥的微生物群落。发现IAMBR污泥中的总细菌多样性特征、相似性特征和族群归属特征均具有高度的协同性。氨氧化菌作为总细菌中的优势微生物，其群落结构略显单一，相似性保持较好。反硝化菌多样性指数普遍偏低，DGGE图谱的条带信号微弱，其菌群相似性变化幅度大、变化频率高，表明反硝化菌对于碳源的突然不足特别敏感。聚类分析表明总细菌和氨氧化菌群随着贫营养时间的推移在末期演替剧烈，而反硝化菌的群落结构从初期开始就处在不断的波动调整中。切胶测序结果显示，IAMBR系统中的总细菌条带大部分为未培养菌种，其中亚硝化螺菌属（Nitrosospira）占据优势地位。另外还发现了假单胞菌（Pseudomonas）、酸杆菌（Acidobacteria）等类别。研究表明，贫营养对于IAMBR的菌群结构尤其是反硝化菌群产生不良影响。污泥微生物的功能性指向明显，即硝化功能菌占据优势地位。