针对南京某工业园区污水处理厂面临的原位扩容与水质提标双重需求，本研究采用移动床生物膜反应器（MBBR）工艺对传统厌氧-缺氧-好氧（AAO）系统进行强化改造，系统评估了该技术在工业园区废水处理中的扩容与提标可行性，并深入探究了其微生物群落特性。中试装置运行结果表明，在夏季合适温度条件下，MBBR系统可在30 d内快速形成稳定的生物膜，并对化学需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）和总磷（TP）展现出良好的去除性能。在水力负荷提升至150%（进水流量为1.5 m3/h）条件下，夏秋季节出水水质稳定达到地表水准Ⅳ类标准；而在冬春季节低温条件下，除COD浓度略高于准Ⅳ类标准限值（30.87±2.54） mg/L外，NH4+-N、总氮（TN≤10 mg/L）、TP排放指标均满足准Ⅳ类标准要求，验证了MBBR工艺的季节适应性与处理稳定性。微生物群落结构分析显示，夏秋季节生物膜的群落多样性显著提升，多种嗜热型异养菌显著富集；而在冬春季节，系统中富集了耐冷型微生物，特别是硝化螺菌属的积累显著促进了低温条件下的脱氮效果。群落构建的生态过程分析进一步表明，夏秋季节群落构建主要受到确定性过程主导，而冬春季节则更受随机性过程驱动，且群落更倾向于形成简化的种间互作网络，以增强对低温扰动的生态稳定性。研究结果证实，MBBR工艺在工业园区废水原位扩容与提标改造中具有良好的技术可行性与处理效能，为低温条件下生物处理系统的优化运行提供了重要的实践参考。