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相比传统生物脱氮工艺,厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺具有能耗低,运行成本低,污泥产量少等诸多优点,但是ANAMMOX污泥对环境变化的高度敏感性限制了该项技术的应用,如ANAMMOX颗粒高负荷时易上浮、不利pH及低温下颗粒活性降低、易解体等。因此本文进行了酰基高丝氨酸内酯（AHLs）信号分子对ANAMMOX颗粒特性和脱氮性能的影响及调控机制研究,以期利用AHLs群体感应（AHLs-QS）强化不利环境下ANAMMOX颗粒的稳定性及活性,促进ANAMMOX工艺的广泛应用。本文首先探索了高浓度基质冲击下及恢复阶段颗粒解体流失及缓慢恢复稳定结构的过程与颗粒内源AHLs的关系,明确了特定类型的AHLs分布及含量与颗粒稳定性及活性的密切关系;在此基础上进行了外源AHLs对高氮负荷条件下ANAMMOX颗粒的长期影响研究,提出了利用外源AHLs控制高负荷反应器中ANAMMOX颗粒上浮的策略;之后,考察了不同pH下ANAMMOX颗粒AHLs释放与颗粒特性变化间的关系,明确了中性及弱酸性条件下内源AHLs对颗粒的调控作用与颗粒生物量密度密切相关,并提出了利用外源AHLs强化低生物量密度颗粒稳定性及活性的策略;为进一步降低外源AHLs强化不利pH下ANAMMOX颗粒稳定性及活性技术的成本,进行了AHLs类似物（反硝化污泥胞外聚合物）对极端pH冲击下颗粒特性影响的研究,提出了利用半饥饿波动碳氮比（C/N）强化反硝化污泥胞外聚合物（EPS）的策略,考察了强化后的反硝化污泥EPS(DS-EPSen)对极端pH冲击下ANAMMOX颗粒特性的影响;最后进行了低温条件下AHLs对ANAMMOX颗粒特性影响的研究,提出了利用外源AHLs强化低温下颗粒稳定性及活性的策略。主要研究结果如下:24 h高浓度总氮冲击导致系统脱氮性能及颗粒特性严重恶化,TN去除率由稳定期的89%下降至43%,颗粒大量解体,当基质浓度恢复至正常水平后,颗粒稳定性及脱氮性能也能恢复至正常水平,但是恢复过程需要较长的时间。而上述瞬时高浓度基质冲击引起的颗粒特性的变化与AHLs-QS调控密切相关。基质冲击刺激颗粒释放大量辛酰基高丝氨酸内酯信号（C8-HSL）,导致松散结合型EPS（LB-EPS）过量分泌、蛋白质与多糖的比值（PN/PS）显著升高,致使颗粒稳定性恶化、反应器脱氮性能下降。但是,由于EPS相中存在大量的己酰基高丝氨酸内酯信号（C6-HSL）,所以基质冲击后,C6-HSL含量明显增加,利于维持颗粒活性。基质冲击促进颗粒大量释放C8-HSL,导致LB-EPS过量分泌,以保护ANAMMOX微生物在不利环境中的活性,而这种自我防卫行为也导致反应器运行性能的不稳定。高氮负荷下,在实验初期添加外源C8-HSL对颗粒沉降性能具有长期积极影响,能够有效控制颗粒上浮流失。C8-HSL有效控制了颗粒结合型EPS（B-EPS）的过量释放,同时将PN/PS值降低了48%,并使颗粒的相对疏水性（RH）提高了28%,因此有效提高了颗粒的沉降性能。实验进行至第150 d,当总氮负荷为13.4 kg-TN/（m3·d）时,添加C8-HSL的反应器（R3）的总氮容积去除率高达11.2 kg-TN/（m3·d）,总氮去除率达88%。C6-HSL可将颗粒的活性提高16%。C8-HSL和C6-HSL分别对颗粒沉降性能和活性的长期积极影响源于外源AHLs诱导了颗粒内源AHLs的持续释放。不利pH下AHLs-QS对颗粒特性的调控作用取决于酸碱性和生物量密度。中性和弱酸性pH能够刺激高生物量密度颗粒中C8-HSL和C6-HSL的释放,C8-HSL含量的增加利于EPS的产生和PN/PS的提高,进而促使颗粒保持较稳定的结构;C6-HSL含量增加利于颗粒保持较高的活性,因此高生物量密度颗粒在中性和弱酸性条件下能够保持较高的稳定性和活性。但该条件下,低生物量密度颗粒AHLs释放量、EPS含量和PN/PS值呈下降趋势,颗粒稳定性和活性恶化。在强酸性（pH 5.5）和碱性（pH 7.5～9.0）条件下,颗粒AHLs释放及EPS分泌与生物量密度无关。中性及弱酸性条件下,通过短期外源添加C6-HSL和C8-HSL能够激活低生物量密度颗粒的AHLs-QS系统,促进内源AHLs的持续释放,进而提高低生物量密度颗粒的稳定性和活性。采用半饥饿波动C/N比培养策略有效强化了反硝化污泥EPS（DS-EPS）的特性,使其具有代替纯化AHLs来提高不利pH下ANAMMOX颗粒稳定性及活性的较大潜力。强化后的反硝化污泥EPS(DS-EPSen)中芳香蛋白质和多糖含量显著提高,从而改变了DS-EPS的分子量（MW）分布,因此DS-EPSen的絮凝效率得以提高。低pH下DS-EPSen絮凝效率较高,高pH下则絮凝效率较低,因此DS-EPSen能够提高极端酸性冲击下高低生物量密度颗粒的稳定性,但对极端碱性冲击下颗粒稳定性没有明显影响。此外,DS-EPSen能够提供丰富的有效AHLs,促进了酸性条件下Candidatus＿Kuenenia的增长和ANAMMOX活性基因的表达,因此DS-EPSen能够促进极端酸性冲击下不同生物量密度颗粒的活性。但是,过碱性条件下AHLs迅速降解,因此添加DS-EPSen不能提高极端碱性冲击下低生物量密度颗粒的活性,然而由于DS-EPSen中的AHLs可以诱导高生物量密度颗粒内源AHLs的持续释放,故能够提高高生物量密度颗粒的活性。不同运行温度下添加不同浓度的AHLs抑制剂不同程度地降低了ANAMMOX颗粒C6-HSL和C8-HSL的含量,从而导致不利温度下颗粒活性和稳定性的进一步恶化,明确了内源C6-HSL和C8-HSL信号在调控低温下ANAMMOX颗粒稳定性及活性方面发挥的重要作用。同时,在16～22℃下ANAMMOX颗粒释放了N-3-氧代辛酰基高丝氨酸内酯信号（3OC8-HSL）。外源C8-HSL对颗粒稳定性的影响与运行温度密切相关,当运行温度在11～16℃范围内时,外源C8-HSL可显著提高颗粒的稳定性。当运行温度为11～23℃时,外源C6-HSL和3OC8-HSL可显著提高ANAMMOX颗粒的活性。本研究从QS视角提出了提高低温条件下ANAMMOX颗粒稳定性和活性的新途径。