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亚硝酸盐氧化菌（nitrite oxidizing bacteria,NOB）活性的有效抑制是单级自养脱氮（completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON）工艺能够稳定运行的关键。研究发现羟胺（NH2OH）作为硝化与厌氧氨氧化（anaerobic oxidation of ammonium,ANAMMOX）过程的中间产物,对好氧氨氧化菌（ammonium oxidizing bacteria,AOB）与NOB具有一定的毒性。向CANON反应器内投加一定量NH2OH后能够有效促进亚硝化和ANAMMOX反应速率,提升CANON反应器的脱氮性能。本实验以如何快速启动CANON工艺及如何提高CANON工艺的脱氮性能为实验目的,研究了短程硝化过程及CANON工艺快速启动的方法,低氨浓度下NH2OH的投加时间和投加量对反应器脱氮性能及反应器内微生物菌群结构的影响,以及高氨浓度下NH2OH对反应器受到高浓度亚硝酸盐及室温冲击后恢复性能的影响,得出了以下主要结论:（1）首先以普通活性污为接种污泥,将水温控制在30±2℃,p H值维持在9.3±0.2,通过先增加进水氨氮浓度后逐步缩短水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）的策略来启动短程硝化过程。短程硝化过程的启动历时24 d,氨氮去除率及亚氮积累率在90%以上。表明高p H值与较高氨氮浓度使反应器内游离氨（free ammonia,FA）浓度较高,有利于AOB富集成为优势菌群。随后将短程硝化污泥转移至ANAMMOX序批式生物膜反应器（sequencing batch biofilm reactor,SBBR）内,使得AOB生长于厌氧氨氧化菌（anaerobic ammonium oxidizing bacteria,AAOB）外侧,很快AOB与AAOB协同生长。18 d后,CANON反应器启动成功,氨氮去除率稳定在99%以上,总氮去除率最高达到83.63%。（2）CANON工艺在低氨浓度下运行不稳定,主要受到NOB活性的影响。投加NH2OH可有效抑制NOB的活性;NH2OH浓度越高,对NOB的抑制作用越明显。投加一定量NH2OH能有效促进AOB与AAOB的反应活性,但投加浓度较高时亦会对AOB产生抑制作用,而AAOB能够利用NH2OH进行反应,反应活性反而增加。基于本试验结果,在CANON-SBBR反应器的实际运行过程中,可考虑阶段性投加5 mg·L-1 NH2OH,投加7 d以增强CANON工艺脱氮性能的稳定性。（3）与低氨浓度相比,高氨浓度下FA浓度较高,CANON反应器运行较稳定。高氨浓度下,功能菌群增殖速率较快,使得反应基质浓度相同时各反应速率明显增加,AOB与AAOB的反应活性与低氨浓度下相差不大,活性较高,NOB的反应活性处于较低水平。反应器在受到133 mg·L-1亚硝酸盐冲击后,功能菌群的活性受到严重影响,投加5mg·L-1 NH2OH可促进反应器恢复。室温冲击当天与室温冲击前相比,AAOB活性降低18.93%,AOB活性降低11.56%,微生物对温度的变化具有滞后性,温度恢复正常后的第一天,AAOB活性下降51.19%,AOB活性下降46.67%,反应过程中均无亚硝酸盐积累,投加NH2OH后反应器脱氮性能迅速恢复。（4）利用16r RNA高通量测序技术分析了不同条件下CANON系统中微生物菌群结构。结果表明:低氨浓度下运行时,反应器内细菌总量及多样性较低,高氨浓度与低氨浓度相比,反应器内菌群总量较高、菌群多样性更加丰富。投加5 mg·L-1 NH2OH与投加10 mg·L-1 NH2OH相比,后者菌群数量略高,前者菌群多样性略丰富。门水平上,Proteobacteria与Planctomycetes是主要的脱氮菌群,其丰度最高可分别达到31.65%与31.32%。属水平上,ANAMMOX的优势菌属为Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia,亚硝化的优势菌属为Nitrosomonas,硝化的优势菌属为Nitrospira。