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对于传统硝化反硝化脱氮工艺来说,当C/N<3时,如无外加有机碳源,反硝化过程就无法有效地进行,因此传统的生物脱氮工艺己不能满足低碳氮比高氨氮废水的处理要求,寻求一种适合低碳氮比高氨氮废水的处理工艺势在必行。自养脱氮工艺是通过自养微生物的代谢实现氮从NH4+-N至N2的转化,整个过程不消耗有机碳源,尤其适合处理高氨氮、低碳氮比的废水。目前关于自养脱氮工艺的研究大多是在不含有机碳源的无机废水条件下进行的,而实际废水中几乎不存在不含有机碳源的情况,采用自养脱氮系统在有机碳源环境下的运行适应性和稳定性还需要进一步研究。本研究采用自养脱氮工艺处理低碳氮比高氨氮废水,在前期建立的以不含有机碳配水为反应基质的单级自养脱氮系统的基础上,改用低C/N废水为反应基质,对反应器进行二次启动,研究了DO、C/N对系统脱氮性能的影响;进一步对系统内悬浮污泥和生物膜的微生物活性与微生物群落结构进行了研究。采用A、B两个生物膜SBR反应器启动低碳氮比高氨氮废水的自养脱氮系统,两个反应器进水水质和制条件完全一致。启动过程中逐步提高进水COD和NH4+-N浓度对污泥进行驯化,启动结束时COD和NH4+-N浓度分别为240~255mg/L、290~300mg/L,启动过程历经91d。启动初期(1~24d)控制系统pH为7.8～8.5、水温为30±2℃、DO为2.0～2.5(曝气)/0.2～0.4(停曝气)、曝/停比为2h:2h,系统TN去除率仅为60%左右,且出水NO3--N浓度较高。从第25d开始,降低系统DO浓度至1.4～1.7(曝气)/0.2～0.4(停曝气),其他条件不变,运行一段时间后,系统脱氮性能大幅提高,出水NO3--N浓度也大大降低,到启动结束时A、B两个系统的TN去除率均达到90%以上,理论推得,随着进水C/N的升高,系统内自养脱氮脱氮途径对TN去除率的贡献约由90%下降到60%,传统硝化反硝化途径对TN去除率的贡献约由10%上升到40%,自养脱氮仍占主导地位。稳定运行期的B系统内悬浮污泥的亚硝化活性、硝化活性、反硝化活性、厌氧氨氧化活性分别为0.07gN/gVSS·d、0.043gN/gVSS·d、0.017gN/gVSS·d、0.015gN/gVSS·d;生物膜的亚硝化活性、硝化活性、反硝化活性、厌氧氨氧化活性分别为0.112gN/gVSS·d、0.077gN/gVSS·d、0.15gN/gVSS·d、0.19gN/gVSS·d。生物膜各活性均高于悬浮污泥,尤其是反硝化和厌氧氨氧化活性,分别为悬浮污泥的9倍和13倍。表明生物膜更有利于形成好氧菌和厌氧菌共存的微环境,悬浮污泥和生物膜同时表现出了一定的反硝化活性,证明系统内也存在传统硝化反硝化脱氮途径。采用PCR-DGGE技术,对A、B系统以及前期以无机废水为反应基质的C系统内的悬浮污泥和生物膜的总微生物群落结构以及功能菌亚硝化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)的群落结构进行测定。结果表明:生物膜与悬浮污泥中的AOB群落结构差别不大,但生物膜样品的总微生物和ANAMMOX的种类和数量远多于悬浮污泥。与以无机废水为反应基质的系统内各微生物群落结构相比,加入有机碳源后,除AOB的群落结构没有发生较大改变外,系统内总微生物群落结构较无机系统更为复杂,其丰富度值有所提高,ANAMMOX的种类也发生了较大改变。本文的研究结果以期为自养脱氮工艺应用于实际工程提供参考和理论依据。