近年来,厌氧氨氧化工艺已成功应用于高温高氨氮的废水处理,如污泥消化上清液和垃圾渗滤液,效益显著。围绕着常低温低氨氮城市污水处理的主流厌氧氨氧化技术正成为目前全球污水处理研发的焦点之一。本文以上流式厌氧氨氧化滤池为研究对象,考察了温度对主流厌氧氨氧化滤池的运行效能的影响。同时利用现代分子生物学技术,对不同温度下滤池内部的菌群结构及功能基因进行研究,对反应器内氮代谢功能菌的互作机制以及氮素的转移途径开展了系统研究。通过优化反应器运行参数,确定了各温度下的最大运行效能。主要得到以下结论:主流厌氧氨氧化滤池对于中常水温的突降具有较强的抗冲击能力,在中温（30±1℃）下,总氮去除率和去除负荷分别达到85.4%和0.34 kg N·m^-3·d^-1。在25±1℃时,反应器平均总氮去除率和平均总氮去除负荷分别达到84.8±3.05%和0.35±0.019 kg N·m^-3·d^-1。在20±1℃时,平均总氮去除率和平均总氮去除负荷分别为79.6±4.4%和0.261±0.0215kg N·m^-3·d^-1。低温条件下反应器的脱氮效能明显下降,在15±1℃时,平均总氮去除率为73.3±3.34%,平均总氮去除负荷为0.248±0.0188 kg N·m^-3·d^-1。在10±1℃时,氨氮和亚氮的去除率同步下降,平均总氮去除率仅为55.6±6.11%,平均总氮去除负荷仅为0.196±0.027 kg N·m^-3·d^-1。高通量测序结果表明,反应器在各个温度下的优势菌群都为绿弯菌门（Chloroflexi）、浮霉菌门（Planctomycetes）、变形菌门（Proteobacteria）以及绿菌门（Chlorobi）。反应器内仅检出Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia两个厌氧氨氧化菌（AMX）菌属。前者主要存在于生物膜样品中,而后者同时存在于在污泥样品和生物膜样品。Nitrosomonadales是唯一被检出的氨氧化菌（AOB）,主要分布于污泥样品中,且在降温过程中得到了一定的富集。亚硝酸盐氧化菌（NOB）仅检出Nitrospira,主要分布于污泥样品中。反应器中同时存在多种反硝化细菌,主要以Pseudomonas为主。Pseudomonas趋向于以污泥的形式存在,污泥样品中Pseudomonas的相对丰度随温度的降低而增大,而生物膜样品中Pseudomonas的相对丰度则反之。q PCR结果显示,反应器内的氮代谢功能菌主要为厌氧氨氧化菌（AMX）、硝化螺菌（Nitrospira）、短程反硝化菌（nar G）和氨氧化菌（AOB）。厌氧氨氧化菌（AMX）、硝化螺菌（Nitrospira）的相对丰度随温度的降低显著减小,短程反硝化菌（nar G）的相对丰度随温度的降低而上升,而氨氧化菌（AOB）的相对丰度在各个温度下基本维持稳定。在高通量和q PCR分析结果的基础上,提出了反应器内脱氮功能菌互作关系概念模型,结合氮平衡计算结果显示,AMX对于氨氮去除的贡献率随着温度的下降而逐渐降低,而AOB对于氨氮去除的贡献率随着温度的下降逐渐升高。在降温过程中,AMX和NOB对于亚氮去除的贡献率在逐渐上升,而AOB和nar G对于亚氮去除的贡献率则随着温度的降低都在逐渐减小。AMX对于硝氮去除的贡献率在整个降温过程中都比较稳定,NOB的贡献率则随着温度的降低而逐渐减小,nar G的贡献率则随着温度的降低而逐渐增大。厌氧氨氧化滤池在特定的温度下对于亚氮与氨氮的需求有着特定的比例关系,按照特定的基质比进水可以保证反应器在各个温度下都具有很高的脱氮能力。在水温为分别10±1℃、15±1℃、20±1℃、25±1℃和30±1℃,相应进水基质比分别为0.59、0.804、0.915、0.999和1.061的情况下,反应器能够达到最大运行效能,并且保证出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A排放标准。