厌氧氨氧化（Anammox）是双碳政策下广受关注的一类废水脱氮工艺,但其出水仍存在11%的硝酸盐无法得到去除。通过反硝化耦合厌氧氨氧化原位还原剩余的硝酸盐,可以有效提升废水总氮的去除效率。传统反硝化中使用的溶解性碳源存在剂量不足或剂量过大导致污水质量恶化的风险,以及储存、运输和操作过程中存在安全隐患。相比之下,固体缓释碳源可以根据反应器硝酸盐产量调整有机碳释放速率,为反硝化提供电子供体的同时,缓解有机物对于氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（An AOB）的抑制作用,更好地协调异养菌与自养菌的协同高效脱氮。此外,人们更多是关注于耦合体系下溶解性无机氮（DIN）的迁移和转化,而忽略微生物介导的溶解性有机氮（DON）的形成。基于此,本论文首先实现了一段式厌氧氨氧化调试与稳定运行,在此基础上利用固相缓释碳源反硝化耦合一段式厌氧氨氧化实现高效脱氮,并通过非靶向代谢组学进行了反硝化耦合一段式厌氧氨氧化脱氮工艺中差异代谢物特性研究,可为耦合脱氮技术提供更全面的理解。主要研究内容及结论如下:1.采用序批式活性污泥反应器,通过限制溶解氧的控制策略,进行一段式厌氧氨氧化工艺的启动与调试,并探究启动过程中胞外聚合物（EPS）的演变特性。经过250天的运行,反应器呈现出良好且稳定的脱氮性能,稳定阶段的出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度为1.8±2.7、1.3±1.5和21.9±5.2 mg/L,TIN去除率为86.5±3.3%。对调控阶段和稳定阶段的EPS研究表明,TB-EPS是EPS的主要成分,其中的蛋白质（PRO）和多糖（PS）分别增加了2.4倍和1.0倍。三维荧光数据显示,TB-EPS中色氨酸蛋白物质、芳香类蛋白物质荧光强度从158.83和241.51增加到568.86和644.72。不同阶段LB-EPS和TB-EPS中蛋白质二维结构α-螺旋/β-折叠分别增加了1.29和1.04倍。同时,EPS多糖中的分子间氢键比例分别为41.89%、44.07%、44.17%、47.16%。反应器中优势菌群为Nitrosomonas和Candidatus＿Kuenenia,其丰度分别从0.67%和0.14%增加到4.86%和2.01%。功能菌的富集是一段式厌氧氨氧化工艺启动并长期稳定运行的关键。2.采用固相缓释碳源（PBS）作为反硝化电子供体强化反硝化作用,实现固相反硝化协同一段式厌氧氨氧化脱氮工艺。连续运行90天,该系统对NH4+-N和TIN去除率分别高达99.7±0.2%和98.4±1.0%。对EPS组成研究表明,PRO是EPS的主要组成成分,在LB-EPS和TB-EPS中分别增长了2.0倍和1.5倍。同时。三维荧光数据表明芳香类蛋白和色氨酸类蛋白荧光峰在LB-EPS和TB-EPS提高了0.6-1.1倍。通过FT-ICR MS分析检测出分解的溶解性有机氮（DON）分子495个、保留的DON分子1577个和产生的DON分子297个,且分解的DON分子的MWwa、DBEwa、AImod、wa明显的高于剩余DON分子。高通量测序表明PBS的投加不仅没有影响Candidatus＿Jettenia（17.7%）的主导地位,而且提高了Denitratisoma（2.2%）、Thauera（3.3%）等反硝化菌丰度,这有利于提高脱氮效率。3.进一步利用基于LC-MS/MS技术的非靶向代谢组学测定了投加PBS前后反应器出水中代谢物的变化。共检测出786个代谢物质,其中225差异代谢物,包括92个上调差异代谢物和133下调差异代谢物。差异代谢物主要集中在嘧啶代谢,氨基酸代谢、芳香族化合物降解和维生素代谢等代谢途径中。谢物相关性分析的共表达网络表明氨基酸的合成相关的代谢物表现出很强的正相关性。同时,代谢组学与群落结构分析相结合,从而阐明微生物和代谢物之间的相互关系,结果表明Jd FR-76与代谢物的相关性和Candidatus＿Jettenia相反,与An AOB竞争NO2--N。而Denitratisoma与代谢物的相关性和Candidatus＿Jettenia显现出高度的相似性,说明它与An AOB存在合作关系。