采用低温等离子体技术对普通聚氨酯泡沫塑料填料进行表面改性处理，研究了改性前后填料的表面特征、厌氧氨氧化生物膜量、脱氮性能、微生物群落结构及其功能微生物基因丰度的变化。结果表明，低温等离子体改性以后填料表面与蒸馏水的静态接触角减少33.27°，单点比表面积和吸附平均孔径分别由8.98 m²·g^-1和3.01 nm提高至9.66 m²·g^-1和4.98 nm，材料表面粗糙度增加，亲水性能明显改善。未改性填料的单位质量填料生物膜干重为0.18 g·g^-1，改性后填料的单位质量填料生物膜干重为0.37 g·g^-1，相同时间内单位质量填料上的生物膜量相比于填料改性前提高了53%。填料改性前后系统总氮去除率均在80%以上。高通量测序结果表明，2系统菌群结构相似，主要功能菌属是Candidatus Kuenenia，改性填料相比于未改性填料其微生物种类丰富程度更高。实时荧光定量PCR（qPCR）结果表明，改性后hzo基因相对丰度由59.50%增至73.50%，提高了14%，nxrB基因相对丰度由21.10%减至17.70%，降低了3%。由此可见，填料经改性后表面生物膜量增加，生物膜上功能微生物种类丰富性也有所增加，但在较低氮基质负荷条件下脱氮效率基本不变。