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完全自养脱氮工艺（CANON）是目前最为经济有效的脱氮工艺之一。其相比于传统硝化反硝化工艺具有能耗低、污泥产率低、投资费用少这样的优点。但该工艺仍存在启动时间长、不稳定、污泥去除负荷低等缺点。颗粒污泥密实度高、沉降性能好、生物截留能力佳、抗冲击负荷能力强,已被越来越多的应用于全自养脱氮工艺中。本文主要基于颗粒污泥自养脱氮,研究亚硝化颗粒污泥的增殖性能,探讨有机物对CANON颗粒污泥性能的影响以及颗粒污泥各微生物对脱氮性能变化的影响规律。具体研究内容和结果如下:1.通过调控NLR,探索亚硝化颗粒污泥性能和污泥增殖能力的变化规律。向柱状序批式反应器（SBR）内接种极少量种污泥,在130 d内,将氨氮容积负荷（NLR）从0.74 kg·（m3·d）-1提高到6.66 kg·（m3·d）-1,成功使反应器内污泥浓度（MLSS）从0.1 g·L-1增长至11.8 g·L-1,对应的亚硝态氮累积负荷从0.4 kg·（m3·d）-1升至4.9kg·（m3·d）-1。当NLR低于4.44 kg·（m3·d）-1时,反应器内粒径<200μm的污泥数量明显增多,颗粒平均粒径大幅减小。当NLR继续提高时,颗粒平均粒径的增长过程遵循修正的Logistic模型,其比增长速率k值约为0.0229 d-1。在运行期间,较高的游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）浓度能够对亚硝酸盐氧化菌（NOB）起到联合抑制作用,这使得出水中亚硝态氮累积率（NAR）始终高于80%。上述试验结果将为工业化高效NGS反应器的启动操作提供重要参考。2.通过降低HRT提高OLR,探索OLR对CANON颗粒污泥性能及微生物菌落结构的影响。以乙酸钠为有机碳源,在CSTR反应器内接种培养成熟的CANON颗粒污泥,控制进水COD、NH4+-N浓度不变,逐级缩减HRT,使得OLR从0.47kg·（m3·d）-1提高至0.84 kg·（m3·d）-1。较低的COD浓度并没有严重影响CANON颗粒污泥的脱氮性能。在OLR为0.47和0.57kg·（m3·d）-1时,系统保持较高的脱氮性能,NRR分别为81%和82%;提高OLR至0.84 kg·（m3·d）-1,NRR为72%。有机负荷提升的过程中f值始终保持在0.11±0.02范围内,CANON颗粒污泥表观颜色由红棕色转变为淡红色。Miseq高通量测序的结果可知,随着OLR的提高,CANON颗粒污泥中微生物的丰富度和多样性有所上升,出现了部分异养微生物以及少量的可氧化有机碳源的AMX微生物。AOB（Nitrosomonas属）与AMX（CandidatusKuenenia属）丰度有所下降。Nitrosomonas属的丰度从4.5%下降到0.01%,CandidatusKuenenia丰度从35.39%下降到18.38%。上述实验结果为CANON工艺工业化提供理论依据。3.通过逐级提高C/N,探索不同C/N条件下CANON颗粒性能的变化及微生物菌落结构的变化。向CSTR反应器内接入长期在C/N为0.25的水体中保持良好脱氮性能的CANON颗粒污泥,逐级提高C/N为0.5、0.75、1,并降低至0。发现随着C/N的提高,MLSS和SVI呈现上升趋势,在C/N为1时,MLSS和SVI为15.9g·L-1、35.1ml·g-1,当C/N下降到0时,MLSS和SVI为15.1g·L-1、27.53ml·g-1。NRR与NRE随着C/N的提高呈现下降趋势,提高C/N至1时,NRR与NRE从73%、86%下降到18.2%、13.6%,降低C/N为0,NRR与NRE恢复至68%、88%。Miseq高通量测序的结果表明,C/N的提高改变了CANON颗粒污泥的微生物结构组成,增加了CANON颗粒污泥的生物多样性。CandidatusBrocadia、Nitrosomonas的丰度均有所上升,CandidatusKuenenia的丰度从18.38%下降到16.93%。改变C/N不能改变CANON颗粒污泥中CandidatusKuenenia优势菌种的地位。