近年来,我国环境治理治理水平有了很大的提高,但水体富营养化以及水资源的再生利用问题仍是需要关注的重点。污水处理厂出水作为重要的点源污染之一,其出水氮素主要以硝酸盐氮为主。为满足湖泊和缓流水域等受纳水体对于氮素排放的要求,本论文研究了不同外加碳源的SBR反硝化深度脱氮工艺,在对进水鞐-N浓度为15mg/L左右的污水处理厂尾水进行处理,以出水鞐-N浓度1mg/L以下为目标,进行了体系运行可行性、稳定性的探究及对碳源经济性分析,同时采用高通量测序技术对各系统污泥中微生物进行种群结构分析,进一步研究体系脱氮性能原理。旨在提高反硝化效率,降低运行费用,为城市污水处理厂的碳源投加提供优化策略。本文首先采用甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸钠四种常见的液体碳源为外碳源,构建了四种单一碳源反硝化SBR深度脱氮系统。成功启动并稳定运行70周期。在进水鞐-N浓度在15～20mg/L的情况下,出水能够稳定达到拟定的硝酸盐氮去除目标,四个系统的鞐-N去除率均能达到96.5%以上。四个系统相对应去除1g鞐-N碳源投加量为:甲醇4.346g、乙醇1.959g、葡萄糖8.15g、乙酸钠7.315g;平均氮去除速率分别为:0.25、0.54、0.15和0.44 kg N/（m~3·d）。为研究复合碳源对尾水反硝化脱氮影响,以单碳源中效果最好的乙醇、乙酸钠,分别与效果最差但最便宜的葡萄糖按1:1、1:3比例混合配置成混合碳源,进行反硝化SBR深度脱氮研究,并进行进水除氧与不除氧对比。结果发现:复合碳源反硝化过程亚硝酸盐积累程度比单一碳源高,但氮去除速率较慢,并且在满足去除目标的前提下,复合碳源投加量较大;乙酸钠/葡萄糖复合碳源系统稳定性好,而乙醇/葡萄糖复合碳源系统稳定性较差,系统出水多次出现不稳定现象。反硝化SBR深度脱氮系统内污泥的微生物群落多样性低于生物二级处理系统。碳源类型对于微生物结构有明显的影响,各系统的优势种群有一定的不同:甲醇、乙醇、乙酸钠微生物种群结构有一定相似性,均以Proteobacteria门、Bacteroidetes门、Chloroflexi门以及某种未分类微生物（unclassified Bacteria）为优势菌群,而在科水平上甲醇系统Methylophilaceae科细菌丰度最高;在葡萄糖以及含有葡萄糖成分的复合碳源为外碳源时,Candidatus Saccharibacteri占比最高,可达40%左右,主要起分解葡萄糖作用,反硝化作用则以Proteobacteria门为主的微生物菌群执行。