广泛存在于陆地和海洋环境中的anammox菌（An AOB）为新型脱氮技术的开发提供了一种崭新的途径。全程自养脱氮工艺（CANON）是基于厌氧氨氧化（Anammox）的一种新型脱氮工艺,它在同一反应器协同氨氧化菌（AOB）和An AOB的作用,实现全程自养脱氮的目的。CANON工艺具有运行成本低、脱氮性能高等优点。针对CANON工艺功能菌群富集困难、脱氮性能需进一步强化等问题,试验构建了不同连续流CANON反应器,并研究不同浓度铁对CANON系统生物膜及颗粒污泥的结构特征、功能菌群富集特性的影响,揭示不同价态铁对CANON工艺的脱氮途径及机理,为CANON系统高效运行和工业化应用提供技术支撑,获得的主要结论包括:（1）在微曝气条件下（DO为0.28±0.11mg/L）,anammox工艺能够保持良好稳定的脱氮性能,NH4+-N、NO2--N和TN的去除率分别为96.26%±0.66%、99.67%±0.20%和89.27%±1.16%。逐步降低进水NO2--N可以使anammox系统逐渐适应运行环境并成功启动CANON工艺,但需要调控DO浓度强化系统脱氮性能。在CANON污泥系统中添加生物膜能够有效持留污泥,且载体生物膜和污泥对系统脱氮的贡献接近于1:1。Planctomycetes、Proteobacteria和Chloroflexi为CANON系统污泥和生物膜优势门。由于DO增加,Planctomycetes的RA值由21.12%降低到16.65%,受到水力负荷冲击后进一步降低到8.48%。An AOB属Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia更容易富集在粒级＞1mm的污泥,而AOB Nitrosomonas和NOB Nitrospira属主要分布在粒级＜1mm污泥中。Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia在弹性填料（BFESM）生物膜中的RA值分别为2.42%和4.72%,明显高于球型填料（BFBC）和柱状填料（BFCC）生物膜。BFESM生物膜中与厌氧氨氧化相关的功能基因RA高于BFCC和BFBC,与聚氨酯填料（BFPU）中的RA相似。（2）在室温条件下饥饿约46d之后,经过50d的恢复与稳定,反应器脱氮性能得到恢复且基本保持稳定,平均TN去除率为53.33%±1.51%。外源添加硝化污泥能够有效提高CANON系统运行性能,且在多次添加硝化污泥后长时间不再继续添加硝化污泥,CANON系统也可以保持稳定运行,系统平均氨氮去除率和平均总氮去除率分别为83.40±3.27%和59.38±2.80%。5mg/L的Fe（Ⅱ）可以提升CANON系统的运行性能,对应平均TN去除率为60.92%±3.53%,但5mg/L的Fe（Ⅲ）会抑制CANON系统脱氮性能。经过224d的稳定运行,CANON工艺污泥中富集了较丰富的An AOB,且可长期经受DO的抑制。BFBC和BFCC生物膜中Proteobacteria门占据绝对优势,BFPU和BFESM生物膜中,Planctomycetes和Proteobacteria为优势门。5mg/L Fe（Ⅱ）条件下,Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia都是系统污泥内的优势An AOB属,但低于性能恢复阶段P1的RA值。（3）在活性炭（AC）-活性炭海绵（ACS）生物膜-颗粒污泥CANON系统中,5mg/L Fe（Ⅲ）和5 mg/L Fe（Ⅱ）促进CANON性能,且强化效果大于2.3 mg/L Fe（Ⅱ）。进水Fe（Ⅱ）与EDTA1:1络合的反应器较进水Fe（Ⅱ）未完全络合的反应器在成功启动以后能够更长期保持稳定运行。相比于AC生物膜,ACS生物膜中所测PN和PS含量较高,表明该载体生物膜形成更好。Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia是CANON生物膜中主要的An AOB,Nitrosomonas和Nitrospira分别是主要的AOB和NOB属。5 mg/L Fe（Ⅲ）降低了CANON污泥中的An AOB,但是明显提升了AC生物膜中Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia。ACS生物膜中An AOB属Candidatus Jettenia相比对照反应器提升了3.52倍,AOB属没有观察到明显变化。