在4L反应器中，以补加葡萄糖和硫酸铵的猪场废水为基质，不接种活性污泥，加入粉末状活性炭对废水土著微生物进行预固定。通过批次进水并控制运行条件（逐渐提高COD、氨氮负荷、缩短沉降时间、提高曝气量）使废水内的土著微生物不断富集和自聚集固定，培养具有良好脱氮除碳功能的好氧颗粒污泥。　　 首先，研究了该好氧颗粒污泥的脱氮除碳功能及对高碳氮负荷冲击的响应。结果表明，成熟好氧颗粒污泥为土黄色不规则球状，粒径为0.5-3.0ram。COD和NH4+-N负荷分别在4.80-12.6kg·(m3·d)-1和0.217-0.503kg.(m3·d)-1时，好氧颗粒污泥对COD的去除率>94％，对NH4+-N的去除率>98%。当COD和NH4+-N负荷分别提高至15.70kg·(m3·d)‘1和0.723kg·(m3·d)-1并运行4d后，反应器内絮体激增，颗粒沉降变差并开始破碎，NH4+-N去除率下降至81.6%。排出部分污泥并降低负荷继续运行，颗粒污泥的NH4+-N去除率可迅速恢复至98%以上。氮平衡研究表明，好氧颗粒污泥对废水的处理实现了同时脱氮除碳(去除COD95.20%，去除氨氮99.74%，去除TN92.24%)，以异化除氮为主（去除总氮64.28%），同化除氮为辅(小于35.72%)。表明颗粒内部发生的主要脱氮作用可能是异养硝化作用，而非自养硝化作用。　　 其次，采用PCR-DGGE方法研究了好氧颗粒污泥培养过程中细菌群落变化。结果表明，细菌优势群落随颗粒污泥的形成和发育逐级发生演变，颗粒污泥微生物多样性指数比絮体污泥小，随着负荷的提高，微生物多样性逐渐降低。DGGE特征条带测序结果表明，与Thauera selenatis strain AX39相近的B9为颗粒污泥中的最优势条带，优势条带中还发现了对颗粒污泥的形成和结构稳定起重要作用的TM7类群和动胶菌属（Zoogloea），但优势条带中未发现自养硝化菌。　　 再次，通过构建功能基因克隆文库的方法研究了成熟好氧颗粒污泥内的氨氧化微生物类群。结果表明，自养氨氧化菌amoA克隆文库中，随机挑选的60个阳性克隆经过RFLP酶切分型，分为11个OTUs，11个OTUs全属于Nitrosomonas。未检测到厌氧氨氧化菌的hzo功能基因和氨氧化古菌的amoA基因。　　 最后，分离选育了成熟颗粒污泥中的异养硝化菌并研究了其脱氮功能。分离到了14株异养硝化菌(TNl-TN14)，其中11株对猪场废水的氨氮有极好的去除效果，且无硝化产物的积累。分别从菌株TN5和TN13中各克隆到了一个nirK，从TN9中克隆到一个nirS基因。16S rDNA鉴定结果表明这14株菌分属于9个不同的属，其中菌株TN9（Thauera属）表现出了最好的氨氮去除效果(去除率达99.81%)，TN9与DGGE图谱中的最优势条带B9完全相同，说明TN9是颗粒污泥中最优势菌，同时TN9在液体培养基中能自聚集形成凝胶状，表明TN9对颗粒污泥的形成、脱氮除碳功能的表现起着重要作用。　　 本研究培养的好氧颗粒污泥具有良好的同时脱氮除碳功能，可以耐受高碳氮负荷的双重冲击。该好氧颗粒污泥内同时含有异养硝化菌和自养氨氧化菌，未检测到氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌的存在。异养硝化菌是该颗粒污泥内的优势菌群，对脱氮作用的贡献最大，处于主导地位。