高海拔地区的低氧分压,低年平均气温和高紫外线等自然环境特征,给生活污水的处理效果带来负面影响。生活污水处理工艺的生化单元中,微生物的群落结构直接影响处理系统的稳定性和处理效率。本文从污水处理系统中的微生物群落的结构特征分析入手,利用高通量基因测序技术对高海拔地区（西藏）与低海拔地区（无锡）生活污水处理厂的污泥样品中的微生物群落结构进行了分析和对比。结果表明,高海拔地区各样品的Simpson指数（0.993～0.994）和Shannon指数（8.388～8.668）高于低海拔地区的数值。高海拔地区样品中丰度最高的菌属为Haliangium和Ferruginibacter,范围分别为6.5%～10.3%和5.6%～6.4%,与去除水中的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）相关;而低海拔地区样品中丰度最高的菌属为Hyphomicrobium,范围为7.8%～11.4%,与污水处理的脱氮功能相关。在低海拔地区,具有除磷功能的聚磷假丝酵母菌（Candidatus accumulibacter）的丰度值在1.3%,在高海拔地区则由Tetrasphaera（丰度1.2%～1.6%）和黄杆菌（Flavobacterium,丰度0.57%～0.70%）替代其功能。与环境条件的主成分分析结果表明,与高海拔地区的菌属种类分布相关性最高的环境因素为总氮（Total Nitrogen,TN）浓度,其次为总磷（Total Phosphprus,TP）,氨氮（Ammonia Nitrogen,NH4+-N）和溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）含量。高海拔环境下的COD和五日生化需氧量（Five-day Biochemical Oxygen Demand,BOD5）对微生物菌落分布的影响明显低于低海拔环境。从在不同海拔环境中运行的污水处理厂采集到的污泥样品进行脱氮功能微生物的筛选和纯化,共得到12株异养硝化细菌,9株好氧反硝化细菌。异养硝化细菌中,7株来自高海拔环境,5株来自低海拔环境。反硝化细菌中,5株来自高海拔环境,4株来自低海拔环境。经菌落形态观察,生理生化反应和16S r DNA基因序列分析鉴定,12株异养硝化细菌,分别被鉴定为假单胞菌（Pseudomonas）、戴尔福特菌（Delftia）和不动杆菌（Acinetobacter）等被证实是与脱氮功能相关的细菌种属。9株反硝化菌中,3株假单胞菌（Pseudomonas）全部来自高海拔环境的污水处理厂,两株气单胞菌（Aeromonas）全部来自低海拔环境的污水处理厂。硝化细菌和反硝化细菌中的寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）均来自于高海拔环境的污水处理厂。从硝化细菌和反硝化细菌的系统进化树的对比结果表明,来自同一污水处理厂的功能性细菌在DNA序列上更为相近。对筛选得到的12株硝化细菌和9株反硝化细菌进行功能测定后,筛选出了五株硝化效果表现良好的硝化菌株（G-G.2-2,G-G.10-2,G-G.6,G2.1与G2.3）与一株反硝化菌株（L2-N.7）。高海拔条件下,对水中的NH4+-N的去除率最高可达97.64%,且硝酸盐氮（Nitrate nitrogen,NO3--N）的累积量较低,出水的NO3--N含量均在0.5mg/L以下。筛选出的反硝化细菌在高海拔条件下也具有较高的反硝化效率,可以达到92.50%。六株菌株的混合在设定高海拔环境下的硝化和反硝化的效率也表现良好,对水中的NH4+-N的去除率达到了95.68%以上,且出水达到稳定的时间更短,NO3--N产生量很低。将筛选得到的六株菌株,以直接投加和海藻酸钠固定化后投加两种方式投加到SBR工艺的反应器,与未投加菌株的反应器的脱氮效果进行对比,证实两种投加方式均对提高反应器中总无机氮的去除起到明显的提高作用,固定化后投加菌株的反应器总无机氮的去除率更高,但出现了出水水质波动较大的问题,考虑到系统需要长期的稳定运行,认为直接投加菌株的方式更为合理。