厌氧氨氧化作用是Anammox细菌代谢NH4+-N与NO2--N，将二者转化为N2的过程。基于厌氧氨氧化作用的半硝化-厌氧氨氧化工艺可以在不额外添加有机碳源的条件下，直接将高浓度NH4+-N转化为N2形式排出，该工艺需氧量少、脱氮效率高、污泥产量低，对于实际高氨氮废水以及成分复杂的垃圾渗滤液的处理，具有重要意义。但是在半硝化-厌氧氨氧化工艺中存在的颗粒污泥漂浮现象、NO3--N产物造成的二次污染问题、以及含有机物废水对Anammox菌产生抑制的问题，还未得到有效地解决，限制了其在工程上更广泛的应用。针对上述问题，本研究提出的革新的复合式半硝化-厌氧氨氧化(HPNA)反应器，拟解决SNA颗粒污泥的上浮问题;通过HPNA联合硫自养反硝化(SAD)，拟解决NO3--N产物造成的二次污染问题，实现完全脱氮;选取垃圾渗滤液中存在的典型有机物，采用宏观实验与微观模拟相结合的方式，探讨分析有机物对半硝化-厌氧氨氧化工艺及优势菌种的抑制机制。具体研究成果如下:
　　(1)HPNA反应器采取下层机械搅拌形成流动床、上层悬挂生物膜填料形成固定床、及在固定床下方曝气的方式进行微生物富集。反应器28天快速启动成功，进水NH4+-N稳定在600mg/L以上，运行211天后HRT缩短至5.5h，平均TN去除率和NH4+-N去除率分别达到80％和89％。NLR与NRR分别达到3.7kg-N/m3/d与2.8kg-N/m3/d，相比同时间运行的SNAP反应器分别提高了40％和43％,实现了高浓度氨氮的稳定有效去除。机械搅拌保持了SNA颗粒污泥的大小，刺激胞外聚合物的生成从而增强了颗粒污泥的凝聚力与紧密程度，利于氮气的及时排出，有效避免了其漂浮。反应器内溶解氧在垂直方向呈梯度分布，将流动床厌氧区与固定床好氧区进行了分隔，达到了上层优先富集AOB菌，下层主要富集Anammox菌微生物的理想状态。通过分析污泥指标、粒径和形态、以及群落结构，深入探讨了共生颗粒污泥形成的机制。
　　(2)HPNA-SAD系统可以有效去除剩余NO2--N与积累的NO3--N，NH4+-N浓度也有少量降低，系统TN去除率由单独运行HPNA反应器时的88％提升至97％，基本实现了系统的完全脱氮;菌群分析显示，脱氮硫杆菌占生物滤料样品序列总数的72％，此外Sulfurimonas和Simplicispira两种反硝化菌占10％左右。经过该系统处理的高浓度NH4+-N废水，NH4+-N、TN分别降到10mg/L、15mg/L以下，均达到污水综合排放标准GB8978-1996一级排放标准。作为对比的BES系统，可以利用较少有机碳源(COD浓度100mg/L)，在阳极富集产电菌，阴极富集反硝化菌，并有效去除HPNA出水中的NO2--N、NO3--N与NH4+-N，但本研究中BES系统采用序批式进水，水力停留时间为24h，还处于实验室规模;在HPNA中驯养反硝化菌，达到其与Anammox、AOB的共生，短期内可以实现反应器完全脱氮，但后期Anammox菌在有机物的抑制下逐渐失活，反应器脱氮性能持续下降。
　　(3)长期影响实验与短期抑制试验同步进行，深入探究典型有机物对细菌的抑制机理。长期实验显示，典型有机物乙酸钠、乙醇、苯酚，对亚硝化细菌的活性没有明显影响，但对Anammox菌的氮代谢均产生较强的抑制作用。短期抑制试验表明有机物对Anammox菌抑制作用会在实验开始时便迅速产生，但短时间内菌群结构还没发生显著改变，提示该阶段内Anammox菌受到抑制可能不止由反硝化菌大量增长引起。MOE分子模拟结果给出了另一种有机物抑制形成的可能机理:即乙酸钠、苯酚与厌氧氨氧化体内大量的血红素存在竞争结合HZS的可能，从而导致HZS不能充分结合血红素而部分失活，进而阻断N2H4的合成反应，直接抑制Anammox的正常氮代谢;乙醇对Anammox菌的抑制可能是因为其诱导菌体内发生过氧化，从而造成细菌结构和功能的破坏。