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在生物脱氮过程中，氨氧化是生物地球化学氮循环中的关键一步，氨氧化微生物催化硝化反应中的限速反应的过程一将氨氧化为亚硝酸盐，因此备受关注。氨氧化古菌(AOA)的大量发现改变了一直以来认为氨氧化细菌(AOB)是主要氨氧化微生物的观念，成为广受关注的研究热点，但其在废水处理系统中的生态分布和脱氮贡献还不甚明确。本论文采用分子生物学方法，探讨城市废水处理系统中AOA的生态分布及其脱氮性能，主要研究结果如下： 1、在所有调查的七个污水处理厂中，有三个污水处理厂的污泥样品检测出了AOA，其污水处理工艺分别为两级A/OI艺，A2/O工艺，氧化沟工艺。与土壤中AOA相比，污水处理厂样品中的AOA多样性较高，而数量较少。 2、检测出AOA的三个污水处理厂进水NH4-N浓度均较高，同时，两级A/O工艺，A2/O，氧化沟工艺都属于阶段式或推流式工艺，污泥停留时间较长。可能是由于在推流式或阶段式反应系统的后段营养物质缺乏，使得对环境承受能力较高的AOA能够继续生长。 3、污泥中的AOA同属于土壤环境硝化古菌群，其与土壤AOA相比存在一定的差异，但也有一定的同源性。土壤AOA虽然广泛存在，但并不在所有环境中都发挥主要的氨氧化作用。这可能是由于土壤AOA的基因中AMO基因操纵子不完整，其氨单加氧酶中缺少的amoC亚基可能是影响土壤AOA在硝化过程中的作用的原因。 4、采用SBR反应器接种土壤AOA，同时与稳定运行的好氧颗粒污泥SBR反应器对比。在相同的运行条件下，接种AOA的反应器运行期间，总氮去除率较低，总体保持在50％以下。随着反应器的运行，AOA的PCR产物凝胶电泳条带亮度降低，表明反应器中AOA的数量减少，而总氮去除率却反而有所升高。 5、在反应器运行期间，AOA的存在与反应器出水中的NO2-N浓度变化有较大的相关性。AOA活性恢复后，反应器出水NO2-N浓度保持较高的增长速率，不断升高，但随着AOA的量在反应器中的减少，出水NO2-N浓度逐渐降低。因此AOA的存在可能对反应器中NO2-N积累存在着一定的促进作用。 6、SBR反应器中接种的土壤AOA，在经过一段时间的运行之后数量减少至低于检测下限。这可能是由于AOA对环境变化的反应不如AOB灵敏，因此在环境适宜的时候AOB容易成为优势菌种，争夺能源，从而使AOA难以在反应器中继续生长。