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生物处理系统的调控普遍以进出水水质或温度（T）、溶解氧（DO）、氧化还原电位（ORP）、水力停留时间（HRT）、固体停留时间（SRT）等操作参数作为依据，间接判断活性污泥中微生物的状态，从而获得处理系统的运行状态和效果。FISH方法能够同时分析活性污泥中多种功能微生物的份额及分布状态，为污水厂调控提供可靠依据。本研究采用荧光原位杂交（FISH）方法对城市污水处理厂活性污泥的微生物种群结构进行分析和检测，以西安市三个不同工艺的污水处理厂为对象，对污泥中的主要功能微生物聚磷菌、聚糖菌和总细菌的数量和分布特征进行检测，结合污泥活性的测定，对污水处理系统的除磷效果进行评价，得到如下结果：（1）污泥中聚磷菌（PAOs）占总细菌的比例为0.43%~5.34%，聚糖菌（GAOs）的比例为0.16%~10.08%。第四污水处理厂一期工程中的污泥PAOs含量最高，占总细菌的5.34%，而聚糖菌含量较低，仅占总细菌的1.27%。第三污水处理厂一期工程中的污泥PAOs含量居中，占总细菌的3.50%，而聚糖菌份额最高，达到总细菌的10.08%。（2）PAOs和GAOs在活性污泥中的分布状态存在明显差异。PAOs主要以菌胶团形式存在，直径在几微米至十几微米之间。聚糖菌则多以单个细胞形态出现，均匀分布于絮体中，这一现象与实验室培养的活性污泥中常见的四分体形态存在较大差别。（3）通过间歇实验，三个污水处理厂活性污泥的厌氧释磷速率为2.81~11.03mg P/g VSS/h，吸收单位质量乙酸的释磷量（P/HAc）为0.098mg P~0.345mgP/mgHAc。厌氧释磷速率与PAOs份额具有显著相关性， P/HAc比值与PAOs/GAOs比值变化趋势相同，GAOs是非聚磷菌中乙酸吸收的主要贡献者。（4）三个污水处理厂活性污泥的好氧吸磷速率为3.03~13.58mg P/g VSS/h，缺氧吸磷速率为1.93~4.48mg P/g VSS/h。缺氧、好氧吸磷速率比值为33.02%~71.91%，说明各活性污泥中PAOs均具有较强的反硝化聚磷能力。（5）使用DAPI对聚磷颗粒（Poly-P）进行染色，并与FISH杂交结果进行比较，发现两者的对应性存在明显差异。部分PAOs体内并未形成聚磷，或形成的聚磷颗粒量较小，尚未达到DAPI染色的程度；而部分磷酸盐并未聚集于PAOs体内，活性污泥中存在非聚磷菌的聚磷现象，这一现象还有待进一步研究。