近年来新兴的节能型污水处理工艺,越来越受到人们的重视,尤其是以厌氧氨氧化菌为主的自养脱氮工艺,以厌氧氨氧化为主的自养脱氮技术可以节约大量曝气量和碳源。但城市污水的低浓度和中低温等特点抑制了自养脱氮工艺的工程化应用。厌氧产甲烷工艺可作为自养脱氮工艺前端的预处理,去除水中的有机物,具有能耗低、剩余量污泥少和运行维护简单等优点,并可将有机物转化成清洁能源甲烷,但目前厌氧工艺在低浓度城市污水中的研究,多采用模拟污水为研究对象,且反应器容积较小,多在25℃以上运行,以实际污水为研究对象的中试反应器仍需进一步研究。采用厌氧除碳-自养脱氮耦合工艺可最大程度的节约能耗,该组合工艺厌氧段不但可以节约曝气量,产生绿色能源甲烷,还可以减少有机物对后端工艺运行的影响。因此研究常温下厌氧除碳-自养脱氮耦合滤池工艺,处理实际城市污水的可行性及运行参数对系统运行效果的影响,具有重要意义。以实际城市污水为研究对象,采用厌氧生物滤池中试装置,对厌氧生物滤池处理实际城市污水的启动方式、温度和HRT对系统运行效果的影响进行了研究。采用间歇运行和连续运行相结合的方式,可实现工艺的快速启动,出水SCOD浓度可稳定在60mg/L。14℃以上厌氧生物滤池运行较稳定,水解酸化菌和产甲烷菌代谢趋于平衡。10℃低温条件下,水解菌群相对丰度下降,系统TCOD去除效果下降;产酸菌相对丰度增至32.79%;产甲烷菌群数量略有降低,出水SCOD较为稳定。HRT为4h时,厌氧生物滤池系统对SCOD和TCOD的去除效果最好,随HRT的降低系统产甲烷能力不断增强,Methanosaetaceae为系统内优势菌属,系统内产甲烷途径以乙酸型产甲烷途径为主。采用分步启动方式（厌氧氨氧化-自养脱氮）,可成功启动自养脱氮中试生物滤池。厌氧氨氧化活性培养阶段,不同时期总氮去除率(TIN_re)分别为55%,24%和75%;TIN_re稳定维持在75%后,接种少量硝化污泥,在HRT为5h,气水比为3:1条件下;实现生物滤池自养脱氮,TIN_re维持在60%。回流比是自养生物滤池的重要参数,回流比影响系统的去除效果和菌群活性,HRT为5h时,增加回流比为1:1,自养滤池的氨氮去除率(NH₄⁺-N_re)下降至48%,出水NO₃^--N浓度降至2mg/L,TIN_re维持在48%,系统内AOB菌群活性下降,但An AOB活性仍维持在5.884（mg N/（g VSS·h））。气水比是自养脱氮滤池运行过程中的重要参数,气水比影响系统的去除效果和菌群间相互作用。气水比为4:1时,系统NH₄⁺-N去除效果较好,气水比为5:1时,滤池内出水NO₃^--N浓度升至12mg/L,NOB活性升至4.954（mg N/（g VSS·h））,NOS菌群丰度增至5.78×10¹¹copies/g。采用中试厌氧除碳-自养脱氮组合生物滤池处理城市污水处理厂的实际污水,探究了厌氧-自养组合生物滤池工艺处理城市污水的可行性。厌氧除碳-自养脱氮生物滤池工艺可作为城市污水处理的新工艺,厌氧滤池是系统内COD去除的主要单元,平均出水SCOD浓度为63mg/L;脱氮过程主要是在自养脱氮滤池内完成的,自养滤池的NH₄⁺-N_re为65%,TIN_re为60%。低温条件下优化运行参数,可实现厌氧除碳-自养脱氮生物滤池工艺的稳定运行。随温度降低,改变厌氧生物滤池的HRT,分别为4h、5h和8h,不同时期厌氧滤池出水SCOD平均浓度为65mg/L,自养滤池的平均出水SCOD浓度为42mg/L。随温度降低,改变自养脱氮滤池的HRT,分别为5h、6h和10h,当温度在10℃以上时,TIN_re可达75%,出水NH₄⁺-N低于10mg/L;但当温度持续降低至10℃以下时,系统运行难以维持稳定,出水NH₄⁺-N浓度升高,总氮去除率下降。厌氧滤池的内的优势产甲烷菌为Methanosaetaceae,系统内的产甲烷途径为乙酸型。自养滤池内Candidatus＿Brocadia为优势An AOB菌属;AOB的主要菌属是Nitrosomonas,NOB的主要菌属是Nitrospira,AOB和NOB菌群变化情况与滤池处理效果相关。Methyloparacoccus甲烷氧化菌可能参与氮去除途径,是导致系统内NO₃^--N的产生低于理论值的原因。