活性污泥法是城镇污水处理中运用最广泛的生物处理方法,活性污泥中的微生物通过竞争与协作共同完成对污染物的去除。本文对新疆地区5座氧化沟工艺污水厂和实验室运行的3个SBR反应器中活性污泥取样,通过高通量测序研究活性污泥的菌群结构,分析引起污泥膨胀的主要菌群,探讨膨胀污泥和非膨胀污泥中脱氮功能菌、聚磷功能菌的变化规律。结合环境因子,探究丝状菌、脱氮功能菌和聚磷功能菌的竞争与协作关系。论文的主要研究结果如下:(1)5座污水处理厂基本可以达到各自的设计出水标准,其中3座污水处理厂运行中出现了污泥丝状膨胀。污水厂中共检出41个细菌门,888个细菌属,38个真菌门,122个真菌属,真菌门和真菌属的种类少于细菌。放线菌门(Actinobacteria)在污水厂膨胀污泥中出现明显增殖,子囊菌门(Ascomycota)是污水厂膨胀污泥的优势真菌门,相对丰度达到56.60%～72.68%。反应器中共检出35个细菌门,508个细菌属,22个真菌门,72个真菌属。乙酸钠培养的活性污泥中拟杆菌门(Bacteroidetes)明显增殖,葡萄糖碳源更有利于放线菌门(Actinobacteria)富集。担子菌门(Basidiomycota)是反应器膨胀污泥的优势真菌门,相对丰度为48.80%～94.64%。(2)丝状菌中的腐螺旋菌属(Saprospiraceae＿norank)、微丝菌属(Candidatus＿Microthrix)、黄杆菌属(Flavobacterium)在低温下对碳源有较强竞争力,毛球菌属(Trichococcus)竞争颗粒态有机物能力较强,束缚杆菌属(Haliscomenobacter)和球衣细菌属(Sphaerotilus)在氮磷失衡的条件下对必需生长因子的竞争能力强。接种污泥不同的反应器经乙酸钠培养后均出现丝硫菌属(Thiothrix)的大量增殖,丝硫菌属对乙酸钠碳源具有较强竞争力。(3)氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌与丝状菌竞争碳源和溶解氧时竞争力较弱,污泥体积指数分别与氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌相对丰度之和呈负相关,污水厂中污泥体积指数与氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌相对丰度之和相关性系数分别为-0.451和-0.403,反应器中污泥体积指数与氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌相对丰度之和相关性系数分别为-0.537和-0.591。(4)反硝化菌中的陶厄氏菌属(Thauera)、生丝微菌属(Hyphomicrobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)与丝状菌竞争难降解有机物时有较强优势,脱氯单胞菌属(Dechloromonas)竞争乙酸钠碳源有一定优势,动胶菌属(Zoogloea)在竞争葡萄糖碳源时能力较强。(5)在聚磷功能菌中,Candidatus＿Accumulibacter和不动杆菌属(Acinetobacter)在与丝状菌竞争碳源和溶解氧时处于劣势,四球菌属(Tetrasphaera)竞争复杂有机物有一定优势。聚磷菌对乙酸钠的竞争力普遍高于葡萄糖,而其中产碱杆菌属(Alcaligenes)和积磷小月菌属(Microlunatus)对葡萄糖的竞争力更强。