近年来,围绕自然资源短缺、全球变暖、水生环境污染严重等热点问题,世界上许多国家已经停止将污水处理厂的剩余污泥作为废弃物来进行处置,如何将污泥减量化处理已成为全球重点关注的环境问题。污泥产率系数是污泥减量化过程中一个重要指数,是衡量生物处理系统中剩余污泥量大小的关键指标,其本质是活性污泥中微生物转化有机物（COD）成为自身质量的比率。作为微生物细胞中的酶激活剂,金属元素在微生物的生长和代谢中起着至关重要的作用。大量研究表明,污泥产率系数的增加可能与金属离子的含量有关,如果可以找到两者之间的关系,则可以通过改变进水中金属离子含量来控制污泥产率系数,从而达到污泥减量化的目的。因此,本文以序批式反应器（SBR）处理系统为基础,研究了进水中不同浓度Fe³⁺对活性污泥特性、污泥表观产率系数(Y_obs)、胞外聚合物及污泥脱水性能的影响,同时分析探讨了微生物群落结构与优势菌群的变化情况,以期为进一步研究污泥减量化和剩余污泥脱水处理提供理论依据。结果表明,Fe³⁺的浓度在0.02⁷0mg/L的范围内,活性污泥具有较好的沉降性;当Fe³⁺的浓度大于80mg/L时,SV₃₀和SVI开始上升,活性污泥发生粘性膨胀,沉降性能变差;Fe³⁺对活性污泥的增殖作用区间为10³0mg/L,MLSS及V_MLSS（污泥增长速率）、MLVSS及V_MLVSS（挥发性污泥生长速率）在此范围内呈上升趋势。Fe³⁺浓度为30mg/L时,COD平均去除率为87.8%,Y_obs达到最大值,为0.90 mgMLVSS/mgCOD,微生物自身的增殖速率最大,会导致最大污泥产量;Fe³⁺作用下活性污泥对COD的去除可能存在两种机理:Fe³⁺含量较小时,微生物的降解作用占主导,随着Fe³⁺的继续增加,Fe³⁺的絮凝和吸附作用发挥主要作用,整个过程中COD平均去除率为85±6%左右,没有较大浮动。Fe³⁺作用下,多糖是决定活性污泥EPS（胞外聚合物）含量的优势成分,Fe³⁺在0.02⁴0mg/L范围内,多糖含量小,EPS分泌少,污泥的脱水性能较好;统计分析同时表明,多糖与CST（污泥毛细脱水时间）的正相关性比蛋白质更显著,多糖的含量直接影响污泥的脱水性,含量越多,污泥脱水性能越差。综合考虑各方面因素,控制Fe³⁺浓度小于30 mg/L,则可以避开最大污泥产量和污泥活性抑制区间,达到较大COD去除率和较小污泥产量的目的,同时EPS分泌较少,多糖含量低,活性污泥具有较好的污泥脱水性能。分别选取进水中Fe³⁺浓度为0.02mg/L、10mg/L、30mg/L、70mg/L、80mg/L的五组活性污泥样品,采用高通量测序方法研究分析了不同Fe³⁺浓度下微生物群落结构与优势菌群的变化。结果显示,微生物种群（OTU）丰度随着Fe³⁺浓度的增加而逐渐减少;30mg/L的Fe³⁺作用下活性污泥微生物菌群均匀度和多样性较高,而浓度为70mg/L和80mg/L的Fe³⁺会对活性污泥产生抑制作用,致使微生物种群丰度和多样性的降低。微生物群落结构分析显示,在门水平上,Patescibacteria对Fe³⁺的耐受能力很强,Fe³⁺浓度为70mg/L、80mg/L时仍能保持较大优势,相对丰度达到78.7%;Planctomycetes（浮霉菌门）相对丰度在Fe³⁺浓度0.02～30mg/L的范围内其优势性基本稳定,维持在27.2～28.6%之间,但在Fe³⁺为70mg/L、80mg/L高浓度时被严重抑制,相对丰度低至1.7%;Proteobacteria（变形菌门）的相对丰度随着Fe³⁺浓度的增加从20.4%下降至11.6%,说明其优势性会被逐渐抑制。在纲水平上,Fe³⁺可以持续刺激属于Patescibacteria门上的Saccharimonadia的增长,使其相对丰度由26.8%增加到78.7%;Planctomycetacia（浮霉菌纲）则与Planctomycetes（浮霉菌门）变化趋势相同,即在Fe³⁺高浓度被严重抑制,Fe³⁺为80mg/L时其相对丰度降至1.5%;Fe³⁺对Alphaproteobacteria（α-变形菌纲）和对Proteobacteria（变形菌门）的影响一致,具有抑制作用,在Fe³⁺浓度由0.02增加到30mg/L时,Alphaproteobacteria（α-变形菌纲）相对丰度减少了60%。在属水平上,Bradyrhizobium（慢生根瘤菌属）和Brevifollis对Fe³⁺表现出较高的耐受性,最高Fe³⁺浓度80mg/L时,仍然分别有5.7%、3.6%的丰度;属于浮霉菌门的Pirellul（小梨形菌属）、和Gemmata（出芽菌属）在30mg/L Fe³⁺浓度时丰度达到7.5%和3.6%,但在较高的Fe³⁺浓度80mg/L时被较大程度地抑制,丰度仅有0.29%、0.27%。可以确定的是,在30mg/L的Fe³⁺作用下,Planctomycetes（浮霉菌门）→Planctomycetacia（浮霉菌纲）→Pirellul（小梨形菌属）和Gemmata（出芽菌属）,即该门水平及对应分类的纲、属水平微生物能够在此浓度作用下保持最大优势,这可能就是30mg/L Fe³⁺浓度下活性污泥产率系数最大的原因。