地球虽然有70.8％的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊及地下水中的一部分，仅占全球淡水资源的0.26％，而且分布不均。近年来，随着人口的增长和工业的发展，以水资源短缺和水污染严重为标志的“水危机”日益突显。然而，在全球水资源危机的背景下，我国水资源又具有人均占有量很少、空间分布不平衡、低气温时间漫长导致低温污水量大等特点以及污水集中处理率低、面源污染严重、低温污水处理效率低下等现实状况。因此，加强对于污水特别是低温污水的处理，是实现水资源合理配置、科学保护、循环利用的重要手段，也对建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。　　 本研究就是通过阶段性降温定向驯化和培养耐低温的微生物聚集体，并将其应用于序批式(Sequencing Batch Reactor，SBR)微型生物反应器中。在温度为唯一变量的条件下，考察并分析了低温(4℃)和常温(25℃)对两种微型生物反应器的污水COD处理效率、微生物聚集体形态结构和微生物特性的影响。研究结果表明：　　 1、低温SBR反应器的最佳运行条件为进水COD浓度为450～550 mg/L、曝气时间为9 h、沉淀时间为1～2 h、溶解氧保持大于2 mg/L。在最佳运行条件下，常温和低温反应器均可保持良好的运行状态，没有出现污泥膨胀等现象。　　 2、反应器运行监测结果表明，低温生物反应器对于污水COD去除率随着时间而增加，驯化培养7个月后基本稳定，平均可达71.8％，常温生物反应器的去除率始终高于85％。当温度低于40℃时，低温反应器中微生物的脱氢酶活性始终高于常温反应器中微生物，且最适温度下的酶活较常温提高了27.5％。　　 3、BIOLOG和PCR-DGGE的结果表明，在低温和常温条件下，经过低温驯化培养的微生物对于碳源利用的能力均显著高于未经过低温驯化培养的微生物，但二者对于六类碳源的优先利用顺序基本一致，依次为氨基酸、多聚物、羧酸、糖类、酚酸、胺类。同时，低温和常温反应器中均存在多种微生物，以温度为主要区分因素，常温反应器中的微生物种类多于低温。　　 4、反应器中微生物聚集体形态结构观察结果表明，常温污泥絮凝体的平均粒径较低温污泥大，且结构较低温污泥紧实，两类污泥中活性微生物均以固着类和纤毛类为主，污泥性能良好。同时，4℃条件下可以成功培养出耐低温的细菌，且种类多样。　　 本研究说明阶段性降温定向驯化富集的方法可以成功实现耐低温微生物的团聚，并成功应用于SBR低温污水处理工艺中，取得了较高的COD去除率。无论在低温或常温下，经过低温驯化培养的微生物的活性和适应能力均较未经驯化培养的微生物有所提高，说明利用低温驯化微生物聚集体来处理低温污水将具有极大的发展潜力与良好的发展前景。本研究不仅为低温污水处理提供了一个经济、环保的实用方法，也将污水处理效率与微生物聚集体特性结合起来，为提高低温污水处理效率提供了科学依据与工程建议。