高氨氮废水因其氨氮浓度高（200⁶000mg/L）、生物毒性强、处理难度大的特质,若不经合理处置直接排入自然水体,不仅增加了废水处理的运行成本,还可能导致环境水体富营养化现象的加剧。异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification,HN-AD）技术是指在好氧条件下通过HN-AD菌快速将氨氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、亚硝态氮（NO₂^--N）等含氮物质转化为含氮气体,且反应过程中基本无有害中间产物（NO₂^--N和NO₃^--N）的积累。由于HN-AD菌具有耐极端环境条件（高氨氮、高盐、低温）和高脱氮效率的优势,使得HN-AD技术成为高氨氮废水处理领域关注的焦点。但是,现有生物脱氮工艺较难实现稳定好氧环境,极易影响系统中HN-AD菌的富集及脱氮活性。膜曝气生物技术具有无泡曝气和高氧利用率（100%）的特点,疏水性中空纤维膜即可做无泡曝气的扩散器,又可做生物膜生长的载体,已在膜曝气生物膜反应器（Membrane Aerated Biofilm Reactor,MABR）中得以应用。因此,为考察MABR对HN-AD菌的驯化、富集效果及其工艺系统对高氨氮废水的处理性能,开展了以下研究。首先,本论文比较了不同供氧形式下MABR系统的清水充氧性能;其次,接种课题组前期从猪厂沼液中分离筛选得到的高NH₄⁺-N耐受性、高脱氮效率的HN-AD混合菌液,对比研究贯通式和闭端式两种供氧形式下的传统MABR,以及课题组自主构建的氧循环MABR对高氨氮模拟废水的处理性能;利用SEM技术探究上述过程中生物膜表观生态结构变化,同时采用高通量测序技术对传统MABR及氧循环MABR处理高氨氮模拟废水过程的微生物群落结构及物种多样性变化进行了动态分析,通过微生物角度获悉具有HN-AD功能的关键菌群对MABR系统脱氮性能的影响;最后,研究了氧循环MABR处理真实高氨氮废水的脱氮除碳性能,评估具有HN-AD功能的氧循环MABR对真实高氨氮废水处理的可行性。本论文获得以下主要结果:（1）不同供氧形式MABR在清水条件下的充氧性能结果表明:不同压强条件下,氧循环MABR增氧时间均为最短,且相比贯通式和闭端式供氧形式,氧循环供氧形式下的MABR氧传质系数K_La值也是最大,说明清水条件下氧循环MABR中由膜向液相传递的氧传质速率最快,利于在生物膜外层快速形成好氧环境。（2）传统MABR运行性能及菌群特性分析结果表明:MABR可实现菌液快速挂膜,但贯通式的生物附着量、脱氮效率均高于闭端式。在处理高氨氮模拟废水中,贯通式MABR的NH₄⁺-N、TN和COD平均去除率均高于闭端式MABR,具有更好的脱氮除碳效果。高通量测序分析显示,贯通式MABR于挂膜阶段实现了HN-AD菌快速富集,并在处理高氨氮模拟废水过程中不动杆菌属（Acinetobacter）（22.1%）与假单胞菌属（Pseudomonas）（43.2%）等具有HN-AD功能的微生物相对丰度仍保持在较高水平,但闭端式MABR未能实现HN-AD菌的优势富集。同时贯通式MABR相比闭端式MABR具有更高DO条件促进HN-AD菌富集,有益于反应器对高氨氮模拟废水的处理效果。（3）氧循环MABR运行性能及菌群特性分析结果表明:氧循环MABR中NH₄⁺-N、TN和COD平均去除率达到80.3%、76.7%和82.0%,其中NH₄⁺-N和TN的平均去除率相比贯通式MABR分别提高21.16%和19.9%。高通量测序结果显示,氧循环MABR高丰度富集了以不动杆菌属（Acinetobacter）（53.54%）为主的HN-AD菌。氧循环MABR稳定的高氧环境（3⁷mg/L）促进HN-AD菌生长,进而增强了反应器脱氮性能。（4）氧循环MABR处理真实高氨氮废水实验结果表明:当进水COD浓度为1088²510mg/L、NH₄⁺-N浓度为517⁷85mg/L时,氧循环MABR对NH₄⁺-N、TN和COD的平均去除率分别为38%、33%和53%。说明氧循环MABR对真实高氨氮废水具有一定的处理效果。