短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺是一种节能、高效的新型自养脱氮工艺。实现城市污水处理厂主流区厌氧氨氧化工艺，能够有效节约曝气能耗、减少剩余污泥和温室气体排放、提高碳源的回收利用率。对于污水处理厂节能降耗具有非常重要的意义。然而，目前城市污水厌氧氨氧化工艺仍存在一些问题，包括:低温、低氨氮条件下短程硝化-厌氧氨氧化工艺的稳定;厌氧氨氧化菌的富集培养以及进水有机物、氨氮浓度的波动等。　　本课题针对以上城市污水厌氧氨氧化自养脱氮存在的问题。首先采用A/O预处理除碳除磷+一体化PN/A自养脱氮的两级SBR系统处理城市污水，研究了一体化PN/A工艺的脱氮性能、影响因素、调控策略及恢复特性;其次，采用配水探究了非稳态进水条件下城市污水PN/A系统的脱氮性能及微生物竞争机制;最后采用120L的SBR反应器处理高氨氮低C/N比废水，提出了生物强化策略用于城市污水PN/A系统启动和稳定运行的工艺可行性;并对一体化PN/A系统微生物群落结构及变化规律进行分析。主要试验结果如下:　　(1)两种基于颗粒污泥的一体化PN/A系统均可用于城市污水自养脱氮　　絮体与颗粒污泥共存的一体化PN/A反应器处理城市污水，平均出水TN浓度为16.37mg/L，总氮去除率(NRE)达到64.5％，总氮去除负荷(NRR)约为0.079kgN/(m3·d)。而颗粒污泥一体化PN/A反应器则表现出相对较低的NRE(54.6％)和较高的NRR(0.273kgN/(m3·d))。一体化PN/A工艺脱氮性能的主要影响因素包括进水NH4+-N、COD、DO浓度、污泥龄以及微生物活性等。而系统氨氧化菌(AOB)、厌氧氨氧化菌(AnAOB)活性的下降和硝酸盐氧化菌(NOB)的增长仍然是城市污水一体化PN/A工艺稳定运行的主要问题。在城市污水PN/A工艺的运行中建议控制较高的出水氨氮浓度、维持稳定的进水C/N比、控制适宜的溶解氧和污泥龄。　　(2)进水氨氮负荷影响一体化PN/A反应器中功能微生物的竞争作用　　进水氨氮负荷波动容易引起城市污水PN/A工艺出水硝态氮的增长和总氮去除率的下降。当出水氨氮浓度越低时一体化PN/A反应器硝态氮生成比例越高。分析表明:一体化PN/A反应器中，不同的进水氨氮负荷决定了AOB、NOB以及AnAOB等功能微生物对于基质的竞争性差异，从而引起了出水水质的变化。在曝气时间和曝气量不变的情况下，当进水氨氮负荷降低时，系统氨氧化活性降低，反应器溶解氧升高。AOB和AnAOB分别对于DO和NO2--N的竞争能力减弱，导致NOB增长并不断积累，造成系统出水硝态氮增加和脱氮性能恶化。采用生物强化策略用于PN/A反应器脱氮性能恢复时，需要同时考虑AOB和AnAOB的活性强化以达到对NOB的竞争性抑制作用，使NOB在长期的运行过程中逐渐衰减淘洗。　　(3)侧流区一体化PN/A反应器作为种泥来源，能够提供1/4主流区反应器的强化启动和稳定运行　　侧流区高氨氮一体化SBR反应器平均总氮去除负荷可以达到0.86kgN/(m3·d)，试验结果表明限制系统氮去除能力提高的主要因素包括污泥量、溶解氧、微生物分布结构以及传质效率等。通过强化颗粒污泥持留、提高颗粒污泥比例能够有效提高系统总氮去除能力，当颗粒污泥比例从60％增长到90％以上时系统平均总氮去除负荷增长到0.99kgN/(m3·d)，污泥负荷提高50％以上。长期试验结果表明:在较高的反应负荷条件下，絮体+颗粒一体化SBR反应器污泥增长一倍的时间约为100d，污泥浓度最高达到6000mg/L左右。以此作为城市污水一体化PN/A工艺的启动和强化污泥来源，每1万吨传统工艺城市污水处理厂侧流区提供的污泥量能够供应2000m3主流区厌氧氨氧化工艺的日常投加量，而启动相应的主流区厌氧氨氧化工艺则至少需要235d。　　(4)一体化PN/A系统中絮体与颗粒微污泥微生物群落差异较大　　一体化PN/A反应器中AOB主要存在于絮体污泥中，最高丰度为6.16％;而AnAOB主要分布于颗粒污泥中(22.91％)。通过强化颗粒污泥比例同时提供一定的水力选择压能够促进AOB在颗粒污泥上的增长（1.99％增长到6.57％）。一体化厌氧氨氧化污泥从高氨氮废水接种到城市污水长期运行，系统AOB和AnAOB丰度均会大幅度降低，这是城市污水PN/A工艺负荷降低的主要原因;而微生物群落的多样性有所提高。采用生物强化策略将高氨氮废水的一体化污泥投加到主流区，能够有效降低絮体污泥中NOB的丰度，改善系统总氮去除能力，但是颗粒污泥上NOB的数量维持稳定。