反硝化除磷过程是以硝酸盐（NO₃^--N）或亚硝酸盐（NO₂^--N）取代氧气（O2）作为电子受体进行缺氧摄磷，同时NO₃^--N或NO₂^--N被还原为氮气，从而实现氮磷的同步去除。反硝化除磷技术中碳源发挥了一碳两用的作用，既合成了PHA，也为反硝化提供了电子供体，充分利用原水中的碳源实现脱氮除磷，是一种经济高效的水处理技术。CandidatusAccumulibacter是目前已知的污水处理系统中分布最广泛的优势聚磷菌群。Accumulibacter进化分支众多，而且各个进化分支对NO₃^--N和NO₂^--N的利用能力差异显著。因此Accumulibacter菌群及其各进化分支的分布及比例变化可以对污水处理系统的除磷性能产生重要影响。为了深入探讨反硝化除磷机理及反硝化聚磷菌菌群功能与群落分布，采用实时荧光定量PCR方法对处理实际生活污水的MUCT系统和以NO₃^--N或NO₂^--N为电子受体的反硝化除磷系统中优势聚磷菌群Candidatus Accumulibacter主要的5个进化分支和细菌总群落进行了定性和定量研究，建立聚磷菌群变化与运行参数之间的相关关系，为EBPR系统的稳定运行奠定理论基础。聚合磷酸盐激酶（Poly-P kinase1，PPK1）是PAOs细胞内催化合成poly-P的关键酶，好氧吸磷速率与PPK1活性呈线性关系。而ppk1是编码合成这种酶的功能基因，ppk1的表达过程直接影响PAOs的代谢活性和吸磷效果。Accumulibacter细胞内的ppk1是单拷贝基因，其进化速度是16S rRNA的5倍，是研究Accumulibacter各进化分支的很好的基因标记物。因此，本研究选择ppk1功能基因作为遗传标记，不仅可以进一步明确Accumulibacter的各进化枝，而且可以建立ppk1基因表达对EBPR系统环境条件变化的动态响应机制。研究分别采用引物对（Acc-ppk1-763f，Acc-ppk1-1170r），（Acc-ppk1-893f，Acc-ppk1-997r），（Acc-ppk1-870f，Acc-ppk1-1002r），（Acc-ppk1-254f，Acc-ppk1-460r）和（Acc-ppk1-375f，Acc-ppk1-522r）建立Accumulibacter的分支I，IIA，IIB，IIC和IID的QPCR标准曲线。标准曲线建立过程中发现：温度梯度PCR仅通过一次实验就能确定特定体系相应的最优退火温度。从而可在短时间内对PCR实验进行优化，对于分支众多的Accumulibacter菌群，大大提高了PCR效率。四步法巧妙的解决了引物二聚体等非特异性扩增对目标产物定量带来的影响。5条标准曲线的相关系数均大于0.998，扩增效率分别为98.2%，105.6%，93.9%，96.7%和99.7%。各标准曲线的相关系数和扩增效率表明该方法符合精确定量的要求。为了研究DPAOs对不同电子受体和碳源种类的动态响应，根据反硝化聚磷菌的生理特性，在SBR反应器中利用厌氧/缺氧环境富集DPAOs，并对其中的Candidatus Accumulibacter进行定性与定量分析。SBR1和SBR2分别以乙酸和丙酸为碳源，以硝态氮电子受体富集反硝化聚磷菌。研究结果表明：SBR1经过约80个周期的驯化，系统表现出良好的吸磷和放磷性能。系统稳定期的革兰氏染色表明系统中菌群主要以球形菌为主。系统中Candidatus Accumulibacter的各个进化分支的QPCR定量结果表明，Acc-I占Accumulibacter和全菌中的比例都随富集时间的延长而逐渐升高，其占Accumulibacter的比例由最初的0.6%提高到第120个周期时的3.6%，成为系统比例中增幅最大的分支。SBR1中PAOs占全菌的比例从最初的2.8%下降到0.6%；系统除磷性能却得到增强，可能是因为以NO₃^--N为电子受体的I型Accumulibacter得到了富集。当以乙酸为唯一碳源时，投加的NO₃^--N部分转化为NO₂^--N，这可能是本反应器中以NO₂^--N为电子受体的Accumulibacter（如分支IIA）始终存在并且比例有所上升的原因。以丙酸为碳源，以硝态氮为电子受体进行反硝化聚磷菌的富集，虽然厌氧阶段可以观察到磷的释放，但是缺氧段却没有过量的磷吸收反应发生，甚至出现出水磷浓度大于进水磷浓度的情况。革兰氏染色试验结果表明系统中存在大量的丝状菌，其余细菌大部分以杆菌形态存在。QPCR定量结果表明：SBR2中PAOs占全菌的比例从最初的1.09%上升到11.51%；系统除磷性能没有相应得到增强。全周期检测结果显示：过量的碳源进入缺氧段导致了异养菌的大量繁殖，经过一段时间适应后，系统对于NO₃^--N的消耗量增加，电子受体的缺失和未得到及时补充阻碍了系统对磷的进一步吸收，是系统除磷恶化的主要原因。定量结果同时表明，IID分支占Accumulibacter的比例始终大于96%，是SBR2中的优势聚磷菌。IID的数量也随反应的运行而逐渐增高，这是Accumulibacter在全菌中比例增高的主要原因。SBR3和SBR4以亚硝态氮电子受体富集反硝化聚磷菌。SBR3以乙酸为碳源，以NO₂^--N为电子受体富集DPAOs，经过8个周期的短暂适应，系统除磷特性能得到增强，但随着运行周期的增多，系统除磷系能逐渐恶化。菌群定量结果与处理效果一致，QPCR定量结果表明：经过8个周期的运行，该系统中PAOs占全菌的比例从最初的0.66%上升到2%；系统除磷性能消失后，PAOs占全菌的比例下降到0.7%。SBR4以丙酸为碳源，以NO₂^--N为电子受体富集DPAOs，开始系统保持微弱的除磷性能，15个周期后，该性能消失，除磷系统崩溃，然后继续驯化到60个反应周期，系统除磷性能仍然没有恢复。QPCR定量结果表明，SBR4中PAOs占全菌的比例由0.66%升高到最后的1.5%。Accumulibacter占全菌的比例增加，除磷性能却发生恶化，说明系统除磷性能不但与菌群数量有关，更受菌群活性影响。以NO₂^--N为电子受体富集DPAOs时，无论以乙酸还是以丙酸为碳源，分支IIC都以初始较高的比例逐渐被淘汰出系统，说明分支IIC可能不能利用NO₂^--N，这与之前以生活污水为进水碳源的MUCT中的研究结果一致。SBR1，SBR2，SBR3和SBR4四个DPAOs富集系统的QPCR定量结果都表明，以丙酸盐作为碳源更利于实现Accumulibacter的富集。采用实现亚硝酸型硝化的MUCT工艺处理低C/N实际生活污水，在短程硝化的基础上实现反硝化除磷。重点研究短程硝化建立与破坏过程中，亚硝酸盐积累率的变化对系统除磷性能及CandidatusAccumulibacter菌群结构的影响。结果表明：MUCT系统中磷的去除以反硝化除磷为主，平均反硝化除磷率高达88%。磷去除率与亚硝酸盐积累率具有很好的正相关性。短程硝化阶段磷的平均去除率比全程硝化阶段高30%以上，证明了亚硝酸盐更适合作为低C/N比污水反硝化除磷的电子受体。以多聚磷酸盐激酶基因（ppk1）作为遗传标记，采用实时荧光定量PCR方法考察不同亚硝酸盐积累率下Accumulibacter的丰度、各主要进化分支的菌群结构和相对丰度。当系统处于全程硝化状态时，存在少量以硝酸盐为电子受体的Acc-I型反硝化聚磷菌，低于总Accumulibacter的5%；当系统进入短程硝化状态后，Acc-I逐渐消失。运行期间以亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化除磷的Acc-IID始终是优势聚磷菌，达到总Accumulibacter的92%以上，甚至接近100%，保证了亚硝酸型反硝化除磷的稳定运行，亚硝酸盐浓度是影响其丰度变化的重要因素。采用MUCT处理低C/N比生活污水，通过控制DO浓度和水力停留时间在MUCT系统中实现短程硝化，亚硝酸型硝化最终实现了高达90%的稳定的总氮去除率。分析认为好氧区的TN损失是系统获得稳定的较高TN去除率的原因，好氧区的TN去除率最高可达35.5%。低DO是MUCT中亚硝酸型SND的实现的工艺条件。低DO不但使AOB成为优势硝化菌，从而保证了稳定短程硝化的实现，同时为SND的实现提供了缺氧微环境。厌氧氨氧化菌是好氧区出现TN损失的原因之一，对系统中TN的稳定去除起到了促进作用。短程硝化阶段anammox的丰度由种泥中的2.0105copies/g VSS最大上升到1.32106copies/g VSS，此时系统中通过好氧区去除的TN较全程相比提高了15%。17mg/L的NO₂^--N浓度会对anammox产生抑制。亚硝酸型SND和厌氧氨氧化的实现节省了反硝化碳源，保证了低C/N污水中除磷效果的稳定。