单级亚硝化-厌氧氨氧化（partial nitritation-anammox,PN/A）自养脱氮工艺具有节约碳源及低能耗的特点,是一种具有广阔前景的新型脱氮技术,尤其适用于高氨氮、低C/N比废水的处理。然而,由于氨氧化细菌（AOB）与厌氧氨氧化细菌（AnAOB）不同的生长环境需求,以及亚硝酸盐氧化细菌（NOB）、AOB和AnAOB对营养物质竞争作用,使得工艺启动时间较长且脱氮效率不稳定,制约着单级PN/A自养脱氮工艺在污水处理中的应用。针对以上问题,本文将填料床反应器应用于PN/A工艺的启动,探究控制进水氮负荷和溶解量两个因素快速启动反应器的可行性;并利用宏基因组和宏转录组学等手段研究分析了稳定运行时反应器中微生物群落结构,探究了微生物脱氮潜力与系统脱氮途径;最后还考察了进水氨氮负荷、pH值、温度3个因素对反应器稳定运行的影响,确定系统的最佳运行条件。主要研究结果如下:（1）在单级填料床反应器内接种普通活性污泥,通过逐步提高进水氮负荷(0.15⁰.73kg-N?m^-3?d^-1)和降低溶解氧(2.0⁰.8mg?L^-1)的方式67d启动PN/A自养脱氮工艺。系统稳定期间,平均氨氮去除率（ARE）和总氮去除率（TNR）分别为87.01%、72.41%。反应器沿程氮素分析发现,NH₄⁺-N与TN的去除主要发生在距底部0³0cm的高度范围内。反应动力学研究表明,反应器中氨氮降解过程属于二级反应。（2）通过考察系统启动前后微生物群落结构,发现PN/A功能菌种AOB和AnAOB所属的变形菌门（Proteobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）在驯化后污泥中所占比例约为38.8%,成为驯化后污泥微生物中的两个绝对优势菌门。经驯化,NOB所属的硝化螺旋菌门（Nitrospirae）的丰度占比由8.6%下降到0.05%。“属”级别上亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和Candidatus Brocadia在驯化结束后两者丰度有较大提升,而经驯化后的硝化螺菌属（Nitrospira）,其丰度占比由2.80%降至0.01%,NOB已经成功洗脱出PN/A系统。（3）宏基因组结果表明,系统中检测到的异养反硝化菌CHB1、CHB2等仅编码反硝化基因如硝酸还原酶（nar/nap）,并未发现编码亚硝酸还原酶的基因（nirS、nirK）,无法完成完整的反硝化过程。此外,还分析了系统中硝化、反硝化和厌氧氨氧化等关键酶功能基因的相对丰度和相对表达量,结果表明系统中编码各类氮素转化相关酶的基因都十分丰富。其中编码厌氧氨氧化关键酶的基因（hzs和hzo）和编码氨氧化关键酶的基因（amo和hao）的相对表达量占明显优势。相反,尽管检测出与亚硝酸盐氧化过程相关酶的功能基因nxr存在,但其相对丰度较少且几乎没有表达。研究表明该系统中亚硝酸盐氧化过程受到了抑制,脱氮过程已由亚硝化-厌氧氨氧化主导。（4）对于进水负荷变化,系统表现出较强抗氮冲击负荷的能力。当进水氮负荷提升至1.172kg-N?m^-3?d^-1时,游离氨FA值达到AOB、AnAOB的抑制浓度,脱氮效果下降。随即降低进水负荷,脱氮效果一周左右就回升。此外,研究发现系统对于低氨氮废水的处理也有极大的潜力,当进水负荷降至0.147kg-N?m^-3?d^-1,进水氨氮为50mg?L^-1时,平均ARE和TNR分别达到98%、85.4%,AOB、AnAOB都表现出较高的活性。（5）确定了该反应器运行的最适pH值为8.0,此时系统中AnAOB和AOB的活性最强,获得的ARE和TNR最高。反应器运行的最适温度范围为25³0°C,期间NO₃^--N_eff/△NH₄⁺-N都稳定在理论值0.11附近,脱氮反应由PN/A主导。当温度为30°C时,平均ARE和TNR最高,分别为88.4%、78.1%。