我国北方城市污水处理厂，冬季低温期较长，污水处理厂进水水质水量波动不稳，严重影响污水处理系统对污染物的降解效率。本研究以城市污水处理厂生化处理系统为研究对象，通过对城市污水处理厂不同季节的生物相分析，了解城市污水生物处理过程中优势菌群的演替规律，同时建立除碳脱氮过程中菌群与以不同形式存在的氮元素、污泥活性及微型动物种群之间的联系。探讨影响城市污水处理效能的因素，采用生物强化技术解决城市污水厂生化系统低温处理效率低的问题，实现生化系统的稳定运行。　　从微生物生态学角度出发，探究低温城市污水厂运行期生化系统中微生物群落结构变化与污染物降解效能之间的关系，并对适低温生长并有较高降解能力的微生物菌群进行鉴定，进一步为城市污水厂生化系统的稳定运行及升级改造提供技术支持和奠定理论基础。　　以某城市污水处理厂 A/O池的不同断面为采样位点，采集活性污泥样品进行生物相的监测与分析。通过对某城市污水厂生化系统不同处理段微生物相的季节性特征的考察，探讨微生物相与生化系统运行效果及稳定性的关系。　　从四季的氮元素形态以及相关菌群数量的变化规律来看，水中脱氮效率不高，主要是因为氨氮无法有效地转化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，系统中的脱氮菌数量较少，尤其是在系统存在有机物冲击负荷、水温低及波动幅度较大的情况下，相关的脱氮反应无法正常进行，成为了制约氮元素转化的瓶颈，从而无法达到理想的脱氮效果。　　拥有不同工艺的城市污水厂生化系统中微生物群落结构变化和降解效能显示：冬春季低温时期生化系统处理指标 COD和 NH4+-N的去除率分别平均都在80％和76%以上。各生化系统内部的微生物群落随季节温度变化幅度较小，存在明显群落演替现象，但是没有影响菌群对污染物的降解效能。不同工艺间的微生物群落随温度变化浮动较大，演替现象明显，水质不同，导致微生物种类有所差别。不同工艺的生化系统中微生物菌群能够保持较高的代谢活性，提高生化系统污染物降解率，维持生化系统稳定运行。