污水处理厂深度脱氮单元普遍存在进水可生物降解COD含量低,需要外加碳源的问题,不仅增加运行成本,还有出水COD超标的风险。短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺具有节省碳源、无需曝气和污泥产量少等优点,但由于尾水基质浓度低,其在深度脱氮的应用仍面临许多挑战。本研究通过将部分沉砂池出水与二沉池出水混合直接引入脱氮滤池,利用沉砂池出水提供碳源和NH4+-N,获得适宜短程反硝化厌氧氨氧化反应的水质。通过试验考察配水比例、HRT和滤料对脱氮滤池的运行性能的影响,优化工艺运行参数,成功构建部分短程反硝化耦合厌氧氨氧化深度脱氮工艺,并对工艺高效性、稳定性和应用性进行分析。通过动力学试验测定生物膜脱氮活性,计算厌氧氨氧化反应对TN去除贡献率,明晰反应器内氮素转化途径。采用扫描电子显微镜及高通量测序对生物膜形态及微生物群落结构进行分析,解析脱氮机理。本研究可以为污水处理厂传统反硝化深度脱氮工艺的改造提供思路,主要结论如下:（1）基于郑州市某污水处理厂沉砂池及二沉池出水水质,通过配水比例和HRT参数优化试验,确定工艺最佳配水比例和HRT分别为2.5/10和14 h。该工况进水NH4+-N、NO3--N和COD浓度分别为10 mg/L、12 mg/L和55 mg/L,三个反应器中,装填锰砂的反应器运行性能最佳,出水TN平均浓度为2.31 mg/L,总氮容积负荷为0.038 kg/（m~3·d）,总氮去除负荷为0.034 kg/（m~3·d）。短时冲击负荷试验结果表明,本工艺对水力条件及进水负荷的变化有较强的抵抗能力,在冲击负荷下出水水质始终满足一级A标准。以上试验结果表明本研究构建的部分短程反硝化耦合厌氧氨氧化深度脱氮工艺具有高效性和稳定性。（2）基于质量守恒定律,分析脱氮途径,列出物料平衡方程式,进而建立最佳配水比例计算模型。该模型建立了试验过程中静态的沉砂池和二沉池出水水质与实际工程中动态变化的水质之间的联系,针对变化的沉砂池及二沉池出水水质,通过模型得出的最佳配水比例,可以及时调节二者混合比例。使本研究对于传统反硝化深度脱氮工艺的改造具有普遍指导意义。（3）滤料理化特性（粗糙度、比表面积）决定其吸附性能和生物膜的形态结构,进而影响反应器运行性能。沸石和锰砂比石英砂利于微生物生长,生物膜覆盖速率快,吸附性能优于石英砂,在生物膜未完全形成时表现出较好的运行性能。不同滤料形成的生物膜形态及微生物群落结构也存在差异,石英砂生物膜形态结构松散,更新速率快,沸石和锰砂生物膜呈“蜂窝状”,结构紧密,稳定性优于石英砂。（4）对各反应器优势菌属进行脱氮功能分析。各反应器优势反硝化菌属相对丰度之和分别为19.54%、13.22%和15.16%,其中存在一类缺乏亚硝酸盐还原酶,只能将NO3--N还原为NO2--N的菌属Aridibacter。优势厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia,相对丰度之和分别为0.25%、0.26%和1.52%。表明石英砂更利于反硝化菌的筛选,锰砂对厌氧氨氧化菌的富集更加有利。各反应器优势硝化菌属为Nitrospira和Comamonas,相对丰度较低,与测定的生物膜脱氮活性结果相一致,表明各反应器内脱氮过程以部分短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应为主,同时也存在硝化、反硝化作用。