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厌氧氨氧化工艺作为一种高效低耗的自养脱氮技术受到了广泛的关注，但该过程中生成一定量的硝酸氮，使得出水不能达标排放。生活污水中含有一定量的有机物及磷元素，本论文基于反硝化除磷结合厌氧氨氧化工艺对城市生活污水进行碳、氮、磷同时脱除，为开发节能降耗的城市生活污水处理工艺提供技术基础。论文主要开展低基质厌氧氨氧化脱氮工艺运行参数优化；反硝化聚磷菌、短程硝化菌富集培养及工艺操作条件优化；反硝化聚磷/短程硝化/厌氧氨氧化工艺（Denitrifying Phosphorus Removal-Partial Nitrification-Anammox，DPRPAN）建立及运行，三部分的研究工作。具体研究结果如下：
（1）运行方式对低基质厌氧氨氧化系统脱氮及菌群结构的影响。系统总氮负荷为227±13mg?（L?d）-1时，间歇式运行脱氮效率（90.6%）优于连续式运行效率（74.6%），生物膜内厌氧氨氧化细菌的相对丰度高于悬浮污泥；反应器由连续式改变为间歇式运行后，主要功能菌属Candidatus Brocadia丰度降低，同时，具有部分反硝化作用的Pseudomonas菌丰度出现明显升高。
（2）环境温度变化（15~29.5℃）和基质有机成分组成对间歇控温厌氧氨氧化系统的影响。进水COD为50mg?L-1时，较高的环境温度（28.2℃）导致进水箱内发生反硝化反应，使得NO2--N浓度不稳定；环境温度下降（28.2-20.5℃），系统脱氮性能降低。在环境温度较低时（19.2℃），增加进水葡萄糖和淀粉浓度（COD：50-150mg?L-1），系统厌氧氨氧化NH4+-N的去除活性从41.81mg?(gVSS?d)-1升高到45.97mg?(gVSS?d)-1；将有机碳源更换为乙酸钠（COD∶100mg?L-1）后，系统反硝化脱氮量从7.63mg?L-1升高到23.66mg?L-1，反硝化作用明显增强，添加乙酸钠（COD∶70mg?L-1）会降低Candidatus Brocadia属厌氧氨氧化活性；进水COD由150mg?L-1降低至50mg?L-1，系统?NO2--N/?NH4+-N及?NO3--N/?NH4+-N均降低，高通量测序结果表明异养硝化好氧反硝化菌属（Acinetobacter）丰度显著升高，推测系统部分氨氮经过异养硝化好氧反硝化途径生成氮气。
（3）培养驯化反硝化聚磷菌和短程硝化菌。反硝化聚磷系统COD∶P为20∶1，SRT为30d，在厌/好交替运行下，36d实现好氧聚磷过程，系统PO43--P去除效率为97%；随后，经过厌/缺交替运行67d，系统出现明显的反硝化聚磷现象，PO43--P去除效率为92.5%，此时，COD∶NO3--N∶P为200∶17∶10，SRT为20d。高通量测序结果显示好氧聚磷驯化阶段，聚磷功能菌属主要为norank_f_Caldilineaceae属（2.0%）和Acinetobacter属（1.0%）；反硝化聚磷阶段，聚磷功能菌属主要为unclassified_f_Enterobacteriaceae属（43.1%）和Acinetobacter属（35.8%）。短程硝化系统采用间歇曝气，溶解氧低于0.5mg?L-1，出水pH＞7.8，有效抑制亚硝酸盐氧化菌（Nitrite oxidizing bacteria,NOB）活性，快速实现短程硝化过程，短程硝化菌属为Nitrosomonas属。
（4）反硝化聚磷-短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺（DPRPAN）运行。DPRPAN工艺总氮去除率为79.94%，总磷去除率为93.62%，COD去除率为92.34%，实现了低基质废水中C、N、P的同步去除。系统内主要的反硝化聚磷菌属和好氧聚磷菌属分别为Acinetobacter和norank_f_Caldilineaceae属；短程硝化菌属为Nitrosomonas属，厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia属。短程硝化控制是组合工艺稳定运行的瓶颈问题，本论文通过调整曝气时长，保证短程硝化出水NO3--N浓度基本不变，抑制住硝化菌属Nitrospira属的生长。
（1）运行方式对低基质厌氧氨氧化系统脱氮及菌群结构的影响。系统总氮负荷为227±13mg?（L?d）-1时，间歇式运行脱氮效率（90.6%）优于连续式运行效率（74.6%），生物膜内厌氧氨氧化细菌的相对丰度高于悬浮污泥；反应器由连续式改变为间歇式运行后，主要功能菌属Candidatus Brocadia丰度降低，同时，具有部分反硝化作用的Pseudomonas菌丰度出现明显升高。
（2）环境温度变化（15~29.5℃）和基质有机成分组成对间歇控温厌氧氨氧化系统的影响。进水COD为50mg?L-1时，较高的环境温度（28.2℃）导致进水箱内发生反硝化反应，使得NO2--N浓度不稳定；环境温度下降（28.2-20.5℃），系统脱氮性能降低。在环境温度较低时（19.2℃），增加进水葡萄糖和淀粉浓度（COD：50-150mg?L-1），系统厌氧氨氧化NH4+-N的去除活性从41.81mg?(gVSS?d)-1升高到45.97mg?(gVSS?d)-1；将有机碳源更换为乙酸钠（COD∶100mg?L-1）后，系统反硝化脱氮量从7.63mg?L-1升高到23.66mg?L-1，反硝化作用明显增强，添加乙酸钠（COD∶70mg?L-1）会降低Candidatus Brocadia属厌氧氨氧化活性；进水COD由150mg?L-1降低至50mg?L-1，系统?NO2--N/?NH4+-N及?NO3--N/?NH4+-N均降低，高通量测序结果表明异养硝化好氧反硝化菌属（Acinetobacter）丰度显著升高，推测系统部分氨氮经过异养硝化好氧反硝化途径生成氮气。
（3）培养驯化反硝化聚磷菌和短程硝化菌。反硝化聚磷系统COD∶P为20∶1，SRT为30d，在厌/好交替运行下，36d实现好氧聚磷过程，系统PO43--P去除效率为97%；随后，经过厌/缺交替运行67d，系统出现明显的反硝化聚磷现象，PO43--P去除效率为92.5%，此时，COD∶NO3--N∶P为200∶17∶10，SRT为20d。高通量测序结果显示好氧聚磷驯化阶段，聚磷功能菌属主要为norank_f_Caldilineaceae属（2.0%）和Acinetobacter属（1.0%）；反硝化聚磷阶段，聚磷功能菌属主要为unclassified_f_Enterobacteriaceae属（43.1%）和Acinetobacter属（35.8%）。短程硝化系统采用间歇曝气，溶解氧低于0.5mg?L-1，出水pH＞7.8，有效抑制亚硝酸盐氧化菌（Nitrite oxidizing bacteria,NOB）活性，快速实现短程硝化过程，短程硝化菌属为Nitrosomonas属。
（4）反硝化聚磷-短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺（DPRPAN）运行。DPRPAN工艺总氮去除率为79.94%，总磷去除率为93.62%，COD去除率为92.34%，实现了低基质废水中C、N、P的同步去除。系统内主要的反硝化聚磷菌属和好氧聚磷菌属分别为Acinetobacter和norank_f_Caldilineaceae属；短程硝化菌属为Nitrosomonas属，厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia属。短程硝化控制是组合工艺稳定运行的瓶颈问题，本论文通过调整曝气时长，保证短程硝化出水NO3--N浓度基本不变，抑制住硝化菌属Nitrospira属的生长。