厌氧氨氧化工艺具有无需曝气、不需投加碳源和剩余污泥产量小等优点,若应用于城市污水的主流处理中,将大幅降低运行成本。因此探讨低基质条件下厌氧氨氧化脱氮工艺的稳定运行意义重大。本文通过启动不同污泥聚集形态的反应器,颗粒污泥反应器、生物膜反应器和活性污泥反应器,研究了不同反应器处理低基质废水的脱氮性能和稳定性,探讨了不同聚集形态污泥的表面特性及胞外聚合物对污泥特性的影响,分析了反应器中的微生物群落结构,关注了厌氧氨氧化菌丰度变化。本论文旨在揭示不同污泥聚集形态对厌氧氨氧化工艺脱氮性能的影响,以期为厌氧氨氧化工艺在低基质废水中的推广提供理论依据。论文的主要研究结果如下:（1）低基质厌氧氨氧化反应器的启动与运行以高基质颗粒污泥（NH₄⁺-N、NO₂^--N浓度约为200 mg/L）为接种污泥,处理低基质含氮废水。颗粒污泥反应器基本无启动过程,NH₄⁺-N和NO₂^--N转化率均值为92.1%和97.1%,TN去除率均值为82.2%。运行过程中生物量保持稳定,实现了低基质条件下反应器的可持续运行。生物膜反应器在稳定运行时,稳定期NH₄⁺-N和NO₂^--N转化率均值为92.5%和88.5%,TN去除率均值为75.7%,反应器脱氮性能稳定,填料附着生物量保持稳定,为0.0225 g/个载体⁰.0298 g/个载体。活性污泥反应器污泥浓度从接种污泥的1541 mg/L降为60 d时的149 mg/L,NH₄⁺-N和NO₂^--N转化率从初期的56.7%和68.6%降至22.8%和24.5%,TN去除率从46.6%为18.5%,污泥流失现象严重使活性污泥反应器的运行不可持续。（2）低基质厌氧氨氧化反应器污泥特性与接种的高基质颗粒污泥相比,低基质条件下颗粒污泥粒径、沉降速率和污泥强度均有所减小。生物膜反应器中填料上附着污泥量以附着生长和聚集成团的形式存在。和生物膜相比,颗粒污泥表面微生物排列更紧密,聚集程度更高。更高的疏水度、更少的亲水性基团是颗粒污泥比生物膜聚集能力强,结构致密的原因,也是颗粒污泥比接种污泥的聚集能力强的原因。颗粒污泥EPS含量、PN/PS和TB-EPS占比均高于生物膜。SEPS、LB-EPS和TB-EPS的絮凝能力结果显示,颗粒污泥各分层EPS絮凝能力均强于生物膜。分层EPS三维荧光的分析表明主要存在色氨酸荧光峰和酪氨酸荧光峰,且TB-EPS荧光强度均高于LB-TPS和SEPS。EPS提取前后颗粒污泥和生物膜的疏水度和Zeta电位都有所下降,前者的下降幅度大于后者,表明颗粒污泥EPS的疏水作用和压缩双电层作用更强。（3）低基质厌氧氨氧化反应器微生物群落结构高通量测序结果表明以高基质颗粒污泥为接种污泥时,低基质条件下颗粒污泥反应器物种丰富度和多样性有所降低。厌氧氨氧化菌菌属为Candidatus Brocadia、Candidatus Jettenia、unclassified_fBrocadiaceae和Candidatus Kuenenia。相比于高基质接种污泥,低基质颗粒污泥的厌氧氨氧化菌丰度和反硝化菌丰度更高。颗粒反应器中污泥床上下层污泥粒径大小不同,微生物群落结构存在差异,大粒径厌氧氨氧化菌丰度更高。低基质条件下,生物膜微生物群落丰富度和多样性随时间的延续而增多。运行过程中厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia、Candidatus Jetteniaunclassified_fBrocadiaceae和Candidatus Kuenenia。对于低基质厌氧氨氧化污泥来说,生物膜比颗粒污泥具有更高的微生物群落丰富度和多样性,但颗粒污泥具有更高的厌氧氨氧化菌和反硝化菌丰度,这种差异可归于污泥的聚集形态不同。生物膜和颗粒污泥中反硝化菌Denitratisoma的存在表明两种反应器在反硝化-厌氧氨氧化协同作用下进行脱氮。