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目前,水环境中氮素污染增多,造成水体富营养状态加剧,已成为我国重点关注的环境问题。同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺具备优异的脱氮除碳性能,成为污水处理领域的研究热点。本论文实验采用升流式微氧膜生物反应器（UMSB-MBR）历经厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺和全程自养脱氮（CANON）工艺过程,成功启动了SNAD工艺,基于实验结果和改良ASM1模型构建ANAMMOX、CANON和SNAD工艺的数学模型,模拟了工艺性能和微生物的变化。主要结论如下:（1）首先采用UMSB-MBR反应器以厌氧氨氧化颗粒污泥为种泥,经过89d的驯化（提升底物浓度）和强化（缩短水力停留时间）,成功实现厌氧氨氧化工艺的启动,氨氮去除率（ARE）和总氮去除率（NRE）分别达到92.13%和81%,ΔNO2--N/ΔNH4+-N比和ΔNO3--N/ΔNH4+-N比分别达到1.29和0.23;通过厌氧氨氧化工艺模型分析结果发现,An AOB浓度随氮负荷的提升逐步上升可达5137.00mg/L,同时An AOB的活性呈现上升趋势。这些结果表明,通过逐步增加氮负荷的方式,可以显著增加厌氧氨氧化菌的浓度和活性,从而实现厌氧氨氧化菌的培养和富集,使系统脱氮性能逐步增强。（2）其次在厌氧氨氧化工艺启动的基础上,调整进水底物为以NH4+-N（200mg/L左右）为主,通过控制曝气强度和频率实现低氧运行,并通过缩短水力停留时间,运行61 d后,总氮去除负荷可达0.592 kg/（m3·d）,NRE和ARE分别达到70.62%和94.79%,成功启动CANON工艺;通过CANON工艺模型分析结果发现,微氧环境中An AOB浓度呈现先下降后恢复趋势,最终可达5631 mg/L;Aer AOB浓度始终呈现上升趋势,最终达到834.2 mg/L,而NOB浓度降低趋于0 mg/L;同时发现DO控制在0.2-0.4 mg/L时,运行工况最佳,不仅利于Aer AOB的富集、能够显著抑制NOB活性,而且对An AOB的活性影响较轻,易于实现Aer AOB和An AOB协同脱氮。（3）最后在CANON工艺成功启动的基础上,反应器底物中引入有机碳源（乙酸钠）,控制C/N比为0.5,经过29 d的运行,NRE、ARE和COD去除率（CRE）分别达到87.66%,94%和90%左右,实现了DNB同Aer AOB和An AOB协同脱氮除碳,实现了SNAD工艺的成功启动。通过SNAD工艺模型模拟不同C/N比（0.5-3.0）底物条件发现,C/N比的增加促进DNB富集生长从而使异养反硝化反应更加充分;同时由于底物（NO2--N）竞争,DNB对An AOB活性形成显著性抑制,从而削弱An AOB浓度,造成生物脱氮主要途径由厌氧氨氧化向异养反硝化过程的转化。