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厌氧氨氧化（Anammox）作为一项新型自养脱氮工艺,是实现污水厂能源自给或输出的关键技术之一。然而Anammox工艺在主流城市污水处理中的应用仍受制于反应基质亚硝酸盐（NO2--N）的稳定获取;且该过程产生约11%的硝酸盐（NO3--N）,也限制了其脱氮性能的进一步提高。本研究课题针以上问题,以内源短程反硝化（EPD,NO3--N→NO2--N）作为Anammox获取NO2--N的新途径,开发了新型EPD+Anammox（EPD-AMX）组合工艺。EPD工艺能够同时完成有机物去除和NO2--N的高效积累,并且EPD-AMX组合工艺能够实现氮素的深度去除。此外,通过对该工艺长期性能、优化调控、脱氮机理和菌群结构等方面进行了深入研究,可为城市污水主流Anammox工艺的推广应用提供理论基础和技术支持。本论文的主要研究内容和创新性成果表现在以下几个方面:（1）EPD工艺启动与高NO2--N积累特性研究以模拟城市污水和含NO3--N废水为处理对象,在单级序批式反应器（SBR）内先后采用厌氧/好氧（A/O）和厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）的运行模式启动EPD工艺,重点考察了以乙酸钠作为碳源条件下EPD工艺（EPDA）长期运行特性,并对系统内碳源PHAs转化和NO2--N积累性能进行探究。试验结果表明:A/O模式下通过控制进水COD与PO43--P的比值（C/P）促进聚糖菌（GAOs）选择性生长,并在120天后实现了EPD系统的启动,内碳源储存率保持在85%以上;在A/A/O模式下通过逐步提高进水NO3--N浓度可以实现NO2--N高效积累,系统中NO3--N转化率、NO3--N比反硝化速率分别为88.4%和7.41 mg N/（gVSS·h）,且出水中几乎没有残余NO3--N,确保了EPD过程持续提供NO2--N基质。通过构建并优化EPD工艺,使之成为厌氧氨氧化获取NO2--N的新途径。（2）不同进水碳源条件下EPD工艺内碳源储存与NO2--N积累特性的差异性研究在另一SBR反应器内接种普通活性污泥并采用与EPDA相同的运行方式,以葡萄糖作为碳源启动EPD系统（EPDG）,考察不同进水碳源条件下污泥内碳源储存、NO3--N还原和NO2--N积累差异性,并对系统内碳氮转化机制进行探究。试验结果表明:在同样的进水COD浓度下,EPDA内碳源储存率（89.2%）高于EPDG（85.3%）;EPDA中NO3--N还原和NO2--N积累性能高于EPDG。EPDA中NO3--N转化率、NO3--N比反硝化速率分别为88.4%和7.41 mg N/（gVSS·h）,EPDG内分别为82.5%和6.88 mg N/（gVSS·h）。此外,造成EPD性能差异性的根本原因在于内碳源PHAs构成不同,以乙酸钠和葡萄糖为碳源时,其PHB/PHAs分别为0.43和0.33 mol C/mol C;PHB有助于EPD实现高NTR。（3）EPD-AMX组合工艺同步处理城市污水和含硝酸盐废水脱氮特性与微生物群落特征研究采用两级SBR+UASB反应器,分别以乙酸钠和葡萄糖为碳源构建EPD-AMX新型组合工艺（EPDA-AMXA和EPDG-AMXG）处理城市污水和含NO3--N废水以实现深度氮素去除,考察系统内长期脱氮性能并利用高通量测序技术对微生物群落结构进行鉴定。试验结果表明:组合工艺EPDA-AMXA和EPDG-AMXG均具有良好的脱氮性能,总氮（TN）去除率分别为88.7%和91.3%;EPDA-AMXA和EPDG-AMXG工艺系统主要通过Anammox途径进行脱氮,脱氮贡献率分别达到87.8%和89.4%;EPD在不同阶段关键功能菌发生了更迭,由Candidatus＿Competiacter转变为Defluviicoccus,且EPDG相对丰度低于EPDA（30.6%>25.8%）;Anammox工艺检测到功能菌为Candidatus＿Kuenenia,在AMXA中占16.58%,而在AMXG中仅检测到2.3%,这从微观角度解释了脱氮性能的差异性。（4）基于全程硝化强化除磷/内源短程反硝化/厌氧氨氧化的新型生物膜N-SBBR+EPD-AMX工艺特性研究为了解决NO3--N来源问题,开发了新型生物膜N-SBBR+EPD-AMX工艺,并以城市污水为处理对象,考察了组合工艺系统脱氮除磷性能,同时利用高通量测序完成对微生物群落结构的鉴定,分析了功能微生物菌群数量变化与工艺脱氮性能之间的相互关系。试验结果表明:N-SBBR可为EPD提供稳定的NO3--N基质,而EPD可为主流Anammox提供稳定的NO2--N基质,且其NTR长期稳定维持在87%左右;通过组合N-SBBR与EPD-SBBR,即可获得适合厌氧氨氧化反应的NO2--N/NH4+-N配比,其比例维持在1.05左右;N-SBBR+EPD-AMX工艺系统TN和总磷（TP）去除率可达93.9%和74.2%,出水TN、NO3--N和PO43--P浓度分别低至3.6 mg/L、2.1mg/L和1.5 mg/L;高通量测序分析表明GAOs（Defluviicoccus,34.4%）和Anammox（Candidatus＿Kuenenia,7.4%）分别为EPD-SBBR和Anammox-UASB反应器中的优势菌种,对应完成EPD过程的高NO2--N积累和深度脱氮过程。