论文通过1200m长的城市污水管网系统研究了污水管网生物膜形成至成熟期间生物膜内环境及膜中微生物形态结构的变化,分析了生物膜中功能性微生物的菌群分布特征,研究结果对于明确微生物菌群对管网中污染物的转化作用具有重要意义。研究结果表明,生物膜内DO在2mg/L以下,ORP居于-480~150mV之间,pH在6~7.6的范围内变化。生物膜形成过程中,膜内环境由缺氧向厌氧转变,膜厚逐渐增加并在75d稳定,最厚为1.04mm。管网沿程同样由缺氧向厌氧环境转变。能谱及扫描电镜结果表明,生物膜形成过程中,膜内生物量增加且逐渐致密,胞外聚合物(EPS)增加并在生物膜形成至60d略有减少,而Ca、Mg、Si元素逐渐增加。管网沿程膜内生物量呈现逐渐减少,EPS则呈现先增加后减少,Ca、Mg、Si元素减少的规律。生物膜中EPS的增加导致生物膜致密化,微生物形态由长杆菌、链球菌向短杆菌及小球菌转变。荧光原位杂交(FISH)技术对微生物群落分布的分析结果表明,在管道同一点位处,生物膜形成过程中,亚硝化细菌(AOB)由生物膜形成初期2%的丰度逐渐降低,并于10d左右消失;发酵细菌(FB)的丰度显著增加,并在75d稳定在17%;水解酸化菌(HPA)丰度逐渐增加,并在75d稳定在5%;产甲烷菌(MA)丰度增加至45d的4.6%,而后菌群丰度降低,并稳定在1.5%;硫酸盐还原菌(SRB)丰度增加至30d的2.3%后降低,并在60d稳定在0.9%;功能性微生物总丰度增加,微生物群落变化显著。但从总体而言,管网沿程的AOB、FB及HPA丰度降低,MA及SRB丰度增加;功能性微生物总丰度降低,每400m平均降低3%,微生物菌群结构变化。水质分析结果表明,生物膜形成过程中,微生物对COD的作用导致出水COD浓度降低,60~150mg/L的COD被转化为微生物更易利用的物质;出水硫酸根浓度减少3~9mg/L,硫酸根转化为硫化物;进出水TN浓度基本不变;进出水有机氮浓度减少,氨氮浓度增加,且有机氮的减少量与氨氮增加量基本一致,微生物作用使有机氮向氨氮转变。