氮元素是污染水体的主要元素之一,废水脱氮处理可有效防止水体富营养化。传统的硝化反硝化工艺中的硝化过程需要曝气供氧,低有机物浓度废水在反硝化过程需外加碳源,这些都增加了此工艺的能耗与处理成本。厌氧氨氧化反应的发现,为高效低耗的生物脱氮工艺奠定了基础。厌氧氨氧化菌以二氧化碳作为碳源,以亚硝酸盐作为电子受体将氨氮氧化,这极大的降低了污水厂的曝气与碳源投加成本。但厌氧氨氧化菌的世代周期较长,对生存环境要求苛刻,导致厌氧氨氧化技术推广缓慢。本课题针对厌氧氨氧化工艺启动较慢的问题,探究了投加磁性材料溶液中磁场的分布规律,并以此为基础制备出改进型磁性颗粒。利用溶液中磁性颗粒的磁场诱导厌氧氨氧化菌富集,促进氨氧化菌（AOB）与厌氧氨氧化菌的耦合,开展自营养脱氮体系的快速启动研究。取得主要研究成果如下:通过容器外安装磁铁等方式形成的外加磁场,反应器内的磁场强度分布不够均匀,磁场强度随测试点与磁场源的距离增加而快速衰减;将磁场源以磁粉方式加入溶液中,能有效提升反应器内磁场分布的均匀性。容器内投加Fe₃O₄（11.68⁵4.97um粒径）、Fe₃O₄（20nm粒径）、铁钴镍（178 um粒径）三种磁粉时,其内平均磁场强度均随投加磁粉质量（20¹20g/L）的增加而增加。同等投加质量条件下,三种磁粉产生的磁场强度在溶液中均有所下降。Fe₃O₄（11.68⁵4.97um粒径）磁粉产生的磁场强度高于Fe₃O₄（20nm粒径）磁粉产生的磁场强度小于铁钴镍磁粉产生的磁场强度,但铁钴镍磁粉在水中易被氧化而引起磁场强度的下降。因此Fe₃O₄（11.68⁵4.97um粒径）磁粉更适于作为反应器内加磁场源材料。试验中尝试采用Fe₃O₄（11.68⁵4.97um粒径）磁粉、水泥等材料制备粒径1mm²mm的磁性颗粒,制备的磁性颗粒可进一步提高反应器内的磁场强度,磁性颗粒相较于磁粉具有更高的比表面积,有利于微生物的富集,也大大减少了磁性材料的流失。研究了在磁性颗粒诱导下不同磁场强度对厌氧氨氧化菌富集规律。将六组不同质量的磁性颗粒置于改装的小试装置中,形成的磁场强度依次为:0.00mT、0.30mT、0.60mT、0.78mT、0.95mT、1.10mT。经过60天的厌氧小试培养后,检测进水36h后水质的变化。结果表明,当磁场强度为0.78mT时总氮去除效果最佳,容积负荷为0.304kg/m3·d。磁场强度增加至0.95mT、1.10mT时,容积负荷下降至为0.26kg/m3·d。采用对比小试方式研究了不同磁场强度、接种污泥与进水氨氮浓度条件下,厌氧氨氧化菌的富集规律。研究发现,运行稳定后厌氧反应器内磁场强度在0.30mT⁰.78mT范围内总氮去除率得到提升。当反应器内磁场强度分别为0.78mT、0.95mT、1.10mT时,分别接种硝化污泥与反硝化污泥进行厌氧氨氧化菌富集对比试验,发现接种反硝化污泥反应器的氨氮去除效果略优于接种硝化污泥的反应器。在反应器接种反硝化污泥且其磁场强度分别为0.78mT、0.95mT、1.10mT的条件下,研究了氨氮浓度为20⁴5mg/L、50⁷5mg/L时对厌氧氨氧化菌富集的影响,研究发现高氨氮进水反应器的生成硝态氮与去除氨氮之比较接近以厌氧氨氧化反应为主导时的理论值。试验中采用序批式反应器研究了自营养脱氮反应器的启动规律。研究发现采用厌氧氨氧化菌富集污泥与反硝化污泥混合接种方式相较于单纯接种反硝化污泥方式能更快速启动自营养脱氮反应器,且其总氮去除能力更优。p H值为8.5⁸.9时会抑制厌氧氨氧化菌的活性,引起反应器亚硝态氮的积累。自营养脱氮反应器的最优溶解氧浓度是0.5⁰.9mg/L。溶解氧浓度过低会抑制盐硝酸盐氧化菌的活性,使得反应器内亚硝酸盐不足,抑制厌氧氨氧化反应。溶解氧过高会抑制厌氧按氧化菌的活性,同样会影响到厌氧氨氧化反应。对不同阶段且不同培养条件下的污泥进行分子生物学试验研究发现:1)接种的硝化污泥和反硝化污泥的相似性达到55.3%,通过两个月的厌氧运行相似性下降至27.7%;2)通过PCA分析图看出,培养条件相近其微生物种群的相似性也较高;3)接种污泥在厌氧条件下微生物多样性均有所下降,接种硝化污泥的样品香农指数由2.91下降至1.69,接种的反硝化污泥的样品香农指数则由2.38下降至2.04;4)自营养脱氮体系的微生物多样性要高于厌氧氨氧化体系;5)厌氧氨氧化菌富集阶段,反应器内优势菌群以专性厌氧和兼性厌氧菌为主。自营养脱氮反应阶段,反应器内优势菌群以好氧和兼性厌氧菌为主。