短程反硝化厌氧氨氧化工艺作为极具有研究与潜在工程应用价值的新型生物脱氮工艺,成为了当前污水生物脱氮领域众多热点研究课题之一,吸引了诸多学者的关注。本论文首先实现了PD/A-IFAS工艺的快速启动,同时研究了大分子碳源驱动下该工艺的运行特性;其次,利用An HA-PD/A工艺实现了生活污水和硝酸盐废水中碳氮污染物的同步和高效处理;最后,研究了氮负荷冲击下该耦合工艺的运行特性,为未来低碳比废水的高效处理提供了新思路。主要研究结果如下:（1）快速启动基于IFAS系统的高效PD/A工艺并探讨不同碳源条件下该工艺运行特性。在厌氧氨氧化连续流反应器（Anammox-CSTR）中投加葡萄糖和新型组合填料快速启动PD/A-IFAS工艺,研究了不同碳源条件（葡萄糖;葡萄糖和淀粉混合）和不同COD/NO3--N（2.0、3.0、4.0、5.0、4.5;4.5、5.0、5.5）驱动下PD/A工艺的运行特性,并对比分析了相应阶段微生物群落的分布情况。结果表明,以葡萄糖为唯一碳源,控制COD/NO3--N为4.5,于第90 d成功启动高效PD/A-IFAS工艺,相应TN去除率为93.89%,此时PD-Anammox过程作为系统内占据绝对优势地位的脱氮途径,对系统TN去除贡献率高达95.83%,相应反硝化过程对系统TN去除贡献率仅为4.17%;而混合碳源驱动下PD/A系统TN去除率降至90.53%,此时COD/NO3--N却升至5.0,且反硝化过程对系统TN去除贡献率升至8.48%。试验期间,IFAS系统表现出良好的污泥截留能力和基质传递效率。批次试验结果表明,PD菌对淀粉、葡萄糖混合碳源有效利用率不足,这极大地制约了氮素的高效去除。微生物高通量测序表明,变形菌门作为PD/A系统内绝对优势菌门,其在S1（单一碳源）和S2（混合碳源）阶段中的相对丰度均超过50%;一定丰度的Candidatus Brocadia和Thauera是PD/A系统高效协同脱氮的关键所在,两种功能菌属在S2中的相对丰度分别为2.97%和6.52%,略低于S1中3.41%和6.94%;此外,厌氧水解酸化（An HA）菌属相对丰度较低是S2中混合碳源利用率下降的主要原因。（2）基于第一阶段研究成果,引入前置厌氧水解酸化（An HA）工艺,构建高效An HA-PD/A耦合脱氮除碳系统,进而实现低碳氮比模拟生活污水和低浓度硝酸盐模拟废水的同步和高效处理。通过控制进水NO3--N/NH4+-N=1.2、COD/TN=2.36,生活污水分段进水比为3:7,An HA反应器HRT=3.2 h,An HA-PD/A系统成功去除了污水中94.78%的氮素,相应出水TN浓度仅为5.47mg·L-1,远低于我国城镇污水处理厂一级A排放标准。稳定运行期间,PD-Anammox过程是An HA-PD/A系统内最为主要的氮素去除过程,其对系统TN去除贡献率高达95.87%。气相色谱结果表明,乙酸作为An HA出水主要有机成分（43.65%）,即优化生活污水有机成分可有效促进了PD/A系统内NO2--N供给过程。微生物高通量测序表明,Commamonas和Omatilinea作为An HA系统内相对丰度最高的水解和酸化菌属,在大分子有机物的降解产酸过程中发挥重要作用,相应丰度分别为2.97%和3.74%;PD/A系统内主要优势功能菌属为Candidatus Brocadia和Thauera,相应丰度分别为2.93%和7.37%。最后,基于本研究结论,提出了一种致力于实现污水高效处理以及污泥资源化利用的潜在工程应用方案。（3）为研究氮负荷冲击下An HA-PD/A工艺的运行特性,缩短PD/A-CSTR反应器HRT,将系统进水氮负荷由0.44 kg N/m~3.d依次提升至0.616、0.792和1.1kg N/m~3.d,分析了耦合系统脱氮性能的变化情况,借助异位批次试验对其活性和比活性进行表征,同时对比了不同氮负荷下微生物群落的分布情况。结果表明,氮负荷冲击下耦合系统脱氮性能急剧下降（94.63%、90.13%、85.17%和74.35%）,相应反硝化脱氮贡献呈现上升趋势（4.76%、8.93%、25.87%和76.51%）。批次试验结果表明,氮负荷冲击强化了系统内反硝化氮代谢途径,致使系统耦合脱氮性能严重下降。微生物高通量测序表明,氮负荷冲击下耦合系统内主要协同脱氮功能菌属（Thauera和Candidatus Brocadia）相对丰度大幅下降,分别由8.42%和3.07%降至4.79%和1.78%,Denitratisoma等反硝化菌属相对丰度却由4.57%升至7.39%。