常溫低基質PN-ANAMMOX耦合工藝脫氮效能及微生物特性研究水體中的氮素過多容易引起富營養化，給水體環境帶來危害。與傳統硝化反硝化生物脫氮相比，亞硝化（PN）-厭氧氨氧化（ANAMMOX）工藝具有節省曝氣能耗、無需外加碳源、污泥產量低等優點，但其主要應用于高溫（30-40℃）高氨氮（>500mg/L）污水處理。另外，微生物群落結構是其功能發生的基礎，氨氧化菌（AOB）與厭氧氨氧化菌是亞硝化與厭氧氨氧化工藝中的功能微生物，本文通過對亞硝化與厭氧氨氧化反應器內微生物群落特性及功能菌群進行研究，為實現常溫低基質PN-ANAMMOX提供理論基礎與借鑒。開展生物膜（SBBR）和活性污泥（SBR）亞硝化試驗，并比較兩種形式反應器在常溫低基質階段的亞硝化效果。創建了濃度梯度馴化法，利用逐漸降低進水氨氮濃度方式來馴化反應器內AOB，進而實現了常溫低基質條件下SBBR和SBR快速啟動。SBBR與SBR微生物群落結構均受FA濃度影響而發生變化。在低氨氮階段，SBR反應器內AOB屬于亞硝化單胞均（Nitrosomonas），為反應器內優勢菌群，NOB所占比例極少，這是SBR在常溫低基質階段保持穩定亞硝化的原因。開展低溫ANAMMOX試驗，以期為厭氧氨氧化工藝在冬季低溫下運行提供借鑒。在冬季低溫條件下（15-16.5℃），火山巖填料生物濾柱平均總氮去除負荷達1.57kg/（m³d），明顯高于陶粒填料反應器（0.52kg/（m³d））。分析原因發現火山巖填料上ANAMMOX菌所占比例高于陶粒填料，火山巖更適合作為富集ANAMMOX菌的生物濾池填料。對火山巖填料生物濾柱沿層三氮分析，發現大部分氨氮與亞氮在反應器中部成比例去除，分析原因發現ANAMMOX菌在不同濾層菌種相同（CandidatusKueneniastuttgartiensis），但其在中部所占比例最高。另外，在反應器不同濾層，存在同一種AOB（Nitrosomonassp.ENI-11）。在低溫ANAMMOX生物濾柱基礎上，通過降低進水氨氮濃度，考察反應器在常溫低基質進水下的脫氮效果。試驗進水為自然溫度（14.5-24.5℃），反應器在低基質階段Ⅰ（78.7mg/L氨氮）與低基質階段Ⅱ（46.5mg/L氨氮）都有很好的脫氮效果，其中在低基質階段Ⅱ總氮去除負荷平均值為2.26kg/（m³·d），最高達3.04kg/（m³d）。反應器中ANAMMOX菌在高、低基質階段Ⅰ和Ⅱ菌屬相同，同為CandidatusKueneniastuttgartiensis，但其在三個階段的相對比例有所差異，分別為41.6%、37.9%和36.3%。在低基質階段Ⅱ沿層脫氮試驗表明，大部分氮素在生物濾柱中部得到去除。CandidatusKueneniastuttgartiensis對于溫度和基質濃度有著較寬泛的適應性，發現其能在常溫低基質環境中保持較高的活性，因而有希望將該ANAMMOX菌種應用于常溫低氨氮污水處理。在前面單體亞硝化（PN）與厭氧氨氧化（ANAMMOX）基礎上，進行PN-ANAMMOX串聯試驗，考察該工藝對常溫（18-25℃）低基生活污水的脫氮效果。PN單元啟動亞硝化后，推流式連續流運行80天時間內，保持較低的DO濃度（0.1-0.6mg/L），出水NO₂^--N/NH₄⁺-N值比較穩定，可以為后續ANAMMOX單元提供適宜的進水。PN-ANAMMOX串聯后，ANAMMOX單元添加成熟ANAMMOX污泥25天后啟動成功，其最高總氮去除負荷達0.99kg/（m³d），最高總氮去除率為85.6%，顯示出良好的脫氮潛力。耦合因素分析發現，PN單元出水NO₂^--N/NH₄⁺-N為關鍵因素，比值在1.01-1.45范圍內時，ANAMMOX單元出水能夠滿足一級A標準（GB18918-2002）。PN-ANAMMOX耦合成功后，亞硝化污泥中以球形菌與短桿菌為主；功能微生物AOB為優勢菌群，其菌屬為Nitrosomonassp.；PN單元存在一些異養菌，但并沒有影響AOB的優勢地位與反應器的亞硝化效果。ANAMMOX單元生物膜上微生物以球形菌為主，ANAMMOX菌為優勢菌群；ANAMMOX菌種由接種的CandidatusKueneniastuttgartiensis轉變為CandidatusBrocadiafulgida，后者更能適應含低基質有機物的生活污水環境，因而成為生物膜上優勢ANAMMOX菌種；生物膜上還存在一些AOB與反硝化菌，它們與