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生猪饲养的规模化发展,造成了养猪场废水的大量集中排放,给环境生态安全和人体健康带来了不容忽视的潜在威胁。干清粪猪舍管理模式在养猪业得到广泛应用,而这一管理模式下产生的干清粪养猪场废水具有高NH4+-N、低C/N的特点,由有机碳源（电子供体）不足,利用传统的A/O工艺处理干清粪养猪场废水很难取得良好的生物脱氮效果。针对干清粪养猪场废水高NH4+-N和低C/N的特性,开发更为经济高效的生物处理技术,实现碳氮磷的同步去除,成为养猪业亟待解决的共性问题。本文在前期探索研究的基础上,构建了四格室填料床A/O折流板反应器（HAOBR）,通过启动和变参数调控运行,探讨了力停留时间（HRT）和出水回流比对系统处理效能的影响,并从微生物群落结构、功能菌群和化学计量学等多个角度,揭示生物脱氮的生物学机制,以期为养猪场废水处理和养猪业的绿色持续发展提供理论指导和技术支撑。本文在传统A/O工艺的基础上,融合先进的厌氧氨氧化（anammox）生物脱氮技术思想,成功构建了填料床A/O折流板反应器（HAOBR）。该反应器由容积相等的两个厌氧格室（A1和A2）和两个好氧格室（O1和O2）串联而成,各格室布设有由PVC填料构成的填料床。以城市污水处理厂二沉池污泥为接种污泥,在HRT为36 h、温度32℃、回流比200%的条件下,HAOBR可在25天内快速启动成功,系统对COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达到了86.8%、100%、91.3%和40.1%,上述指标均优于《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）要求的限值。变参数调控运行研究表明,在HRT和出水回流比分别控制为20 h和50%时,HAOBR系统对COD、NH4+-N、TN和TP的去除率分别达到了75.8%、99.5%、86.6%和68.6%,出水水质完全满足GB18596-2001的要求。在HRT为20 h和出水回流比为50%的条件下,HAOBR系统的前三个格室均表现出一定的COD去除能力,去除负荷分别平均为0.20、0.43和0.50 kg/（m~3·d）,而NH4+-N和TN主要在系统的好氧格室被去除,其中O1对NH4+-N和TN的去除负荷分别平均为0.43和0.37 kg/（m~3·d）,O2对NH4+-N和TN的去除负荷分别平均为0.60和0.48 kg/（m~3·d）。格室功能分析表明,在HAOBR的厌氧格室,TN始终是通过异养反硝化途径去除,而在好氧格室的主要生物脱氮途径为部分氨氧化-anammox（PN/A）,同时兼容了部分异养反硝化脱氮作用。研究表明,在HRT为20 h和出水回流比为50%的条件下,HAOBR系统的A1和A2厌氧格室会富集大量的产甲烷菌群,如Methanothrix和Methanobacterium,其相对丰度在A1和A2中分别达到了12.29%和3.36%,而异养反硝化功能菌群在A1和A2中的相对丰度亦分别达到了5.42%和2.73%。在HAOBR系统的好氧格室O1和O2中,好氧氨氧化细菌（AOB,如Nitrosomonas）和厌氧氨氧化细菌（An AOB,如Candidatus Kuenenia、Candidatus Brocadia和Candidatus Anammoxoglobus）是主要的脱氮功能菌群,其中AOB在O1和O2中的相对丰度分别为3.32%和3.11%,An AOB在O1和O2中的相对丰度分别为3.05%和8.37%。厌氧格室富集的大量化能异养菌群和产甲烷菌群,其生长代谢去除了干清粪养猪场废水的大部分COD,而后续的好氧格室则是NH4+-N和TN去除的主要贡献者。厌氧格室和好氧格室的功能互作,保障了HAOBR系统的高效稳定运行。COD去除动力学分析表明,在HRT为20 h和出水回流比为50%的条件下,HAOBR系统厌氧格室A1和A2的COD去除速率常数分别为0.0125和0.0291L/（g·h）。化学计量学分析结果表明,在HAOBR系统的O1中,anammox途径对NH4+-N和TN的去除贡献率分别仅为9.6%和19.78%,而亚硝酸盐和硝酸盐还原途径对TN去除的贡献分别达到了50.3%和29.92%。在系统的O2中,anammox和亚硝酸盐还原作用对系统的TN去除贡献分别为67.2%和23.6%。这一结果再次证明PN/A是HAOBR系统的主要生物脱氮途径。综上所述,利用HAOBR处理高NH4+-N、低C/N干清粪养猪场废水,可形成以部分氨氧化-anammox为主的生物脱氮机制,在不外加有机碳源的条件下,可实现碳氮磷的高效稳定去除,具有工艺简单、能耗低、污染物去除效率高等优势,是一种经济高效的干清粪养猪场废水处理技术,具有良好的推广应用前景。