氮污染逐渐成为一道亟待解决的环境污染问题。传统的脱氮工艺能耗大,剩余污泥多,很难满足当下需求。厌氧氨氧化（Anammox）具有工艺简单、节能及无污染等优点,逐渐成为生物脱氮研究与应用领域的热点。然而在实际运用中生物量易流失,去除效果难以保障。凝胶固定化可以有效保留生物量,维持高效稳定的脱氮效果。本实验通过固定厌氧氨氧化微生物,达到强化厌氧反应器脱氮效率的目的。实验主要内容如下:实验选择海藻酸钠作为固定化溶剂,氯化钙为交联剂固定厌氧氨氧化菌。根据单因素实验和正交实验确定材料最佳配比,并对最佳配比下的凝胶球采用扫描电镜和FT-IR等技术进行表征分析。然后通过单因子实验对比分析温度、p H、HRT以及离子等因素对固定化菌和游离态菌的影响差异。最后在含有游离菌、SA-Anammox凝胶球和SA-Fe-Anammox凝胶球的厌氧反应器R1、R2和R3中分别进行连续性脱氮实验,对比分析污泥各方面的差异和反应器脱氮效果的好坏。本实验所得结论如下:（1）材料单因素和正交实验结果表明:海藻酸钠浓度为5%,Ca Cl2浓度为4%,包泥量为1:1,交联时间为12h时,形成的凝胶强度和形状最佳,同时对NH4+-N的去除效率也最高。物化表征结果显示此时凝胶球稳定性良好,内部孔径大,沟壑结构明显,可以为微生物的附着提供良好的点位,增强微生物固定化的效果。（2）当反应温度为35℃、p H为7.7、初始NH4+-N浓度在100～120mg/L和HRT＞12h时,SA-Anammox凝胶球去除效率最高。高浓度的Na+、SO42-和PO43-会影响SA-Anammox凝胶球强度,长期存在会导致凝胶球破碎。游离态Anammox抗环境冲击能力较弱,容易受到温度、p H和初始NH4+-N浓度等因素的影响。（3）连续进水条件下含有固定化凝胶球的反应器脱氮效果明显更好。其氮去除率和负荷均大于游离状态下的细菌,同时抗冲击负荷能力也更高。实验末期凝胶受到破坏,最终R1、R2和R3反应器内NH4+-N和NO2--N去除率分别为89.70%、89.73%、90.00%和86.43%、86.65%、86.94%,氮去除负荷最终为0.72±0.08、0.73±0.07和0.74±0.07 kg N·m-3·d-1。（4）反应器内污泥颜色由暗变红,沉降性能也有所改善。扫描电镜结果显示实验后球状菌大量增加,杂菌数量减少,污泥形状更规则。污泥中蛋白质/多糖（PN/PS）比值变化小,胞外聚合物（EPS）总量从73.518 mg/g VSS提升至79.596 mg/g VSS、86.499 mg/g VSS和88.870 mg/g VSS,细胞表面合成了更多的EPS。3D-EEM图谱显示反应前后蛋白质的种类相同,荧光峰的强度不断增强,荧光蛋白的含量不断升高。（5）从微生物结构方面可知,物种丰富度有所增加,群落多样性逐渐下降。门水平下浮霉菌门相对丰度由25.76%分别提升至31.34%、42.86%和47.08%,此类菌种在实验过程中生长良好。属水平下Candidatus Kuenenia、Ignavibacterium和Parcubacteria genera incertae sedis的相对丰度均有提升,其中Candidatus Kuenenia相对丰度实验后期占比分别为40.31%、45.70%和54.33%。该论文有图28幅,表14个,参考文献133篇。