垃圾渗滤液是一种含有高浓度有机物和氨氮的废水，会对环境造成严重污染。由于其水质成分复杂、水质变化较大，采用单一工艺很难实现对垃圾渗滤液的经济有效处理，特别是深度脱氮处理，因此研发新型的垃圾渗滤液脱氮处理工艺尤为必要。本研究针对不同水质的垃圾渗滤液，分别采用内源硝化反硝化工艺和短程硝化厌氧氨氧化组合工艺进行处理，同时对各工艺进行了性能优化以及微生物种群结构的分析，探讨了碳源、进水基质等因素对脱氮性能的影响及机理，并对各系统内功能菌群分布和变化规律进行了分析。　　针对早中期垃圾渗滤液，采用单级内源反硝化序批式反应器(Sequencing Batch Reactor，SBR)系统处理，实现了不外加碳源情况下的深度脱氮，并通过胞内聚合物的分析确定了内源反硝化的反应机理。内源反硝化SBR采用厌氧-好氧-缺氧的模式运行，充分利用原水中的有机碳源来处理氨氮浓度为1000±50mg/L、C/N比分别为1～4的实际垃圾渗滤液。试验一共进行了70天，亚硝态氮累积率稳定维持在98％以上;最终当C/N比达到4时，出水总无机氮低于10mg/L，总无机氮去除率达到98％以上，实现了不外加碳源情况下对垃圾渗滤液的深度脱氮。通过对胞内聚合物分析发现垃圾渗滤液属于低P/C比水质，有利于聚糖菌（Glycogen Accumulating Organisms，GAOs）的富集，GAOs能够在厌氧段贮存大量碳源，且细胞内贮存的聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates，PHAs)和糖原都可以作为内源反硝化过程中的电子供体，其中PHAs更适合为内源反硝化提供碳源。　　采用分子生物学技术对内源反硝化SBR系统内的微生物种群进行分析，明确了部分功能菌群。通过荧光原位杂交技术发现内源反硝化系统中39.80％为GAOs，GAOs的大量富集在内源反硝化系统脱氮中起主要作用。采用高通量测序技术对内源反硝化SBR系统中的微生物种群结构进行了分析，发现其中Proteobactria比重最大;能够参与反硝化过程的菌属有Thauera、Paracoccus、Ottowia以及Comamonadaceae_unclassified，这些菌属占据了全菌的46.21％，确保系统反硝化的正常进行，其中Paracoccus以及Comamonadaceae_unclassified能够利用碳源产生PHAs并进行反硝化，这为系统进行内源反硝化提供了保障。　　以内源反硝化SBR系统为研究对象，以C/N=1的晚期垃圾渗滤液为底液，探究了乙酸钠、丙酸钠以及葡萄糖作为单一碳源和复合碳源时，对系统脱氮的影响及作用机理。采用单一碳源时，乙酸钠最容易被GAOs吸收利用，因此系统的脱氮效果最好，其次是丙酸钠，葡萄糖为碳源时GAOs贮存PHAs最少，导致脱氮效果最差。采用乙酸钠+丙酸钠和乙酸钠+丙酸钠+葡萄糖为复合碳源时，GAOs同样可以贮存足够量的内碳源，使系统脱氮效果与乙酸钠为单一碳源时相差不大。此外，碳源种类会对微生物贮存的PHAs组分产生影响。本研究表明不论采用单一碳源还是复合碳源，微生物贮存的PHAs组分中均以聚羟基丁酸酯（Polyhydroxybutyrate，PHB）为主要成分，然而只有当碳源中存在乙酸钠时，微生物才会贮存一定量的聚羟基戊酸酯(Polyhydroxyvalerate，PHV)。　　针对晚期垃圾渗滤液，采用三级厌氧氨氧化SBR系统进行处理，并以其中的厌氧氨氧化厌氧序批式反应器(Anaerobic Sequencing Batch Reactor，ASBR)为研究对象，探究了进水方式和进水有机物浓度对厌氧氨氧化反应的影响。在进水氨氮和亚硝态氮浓度分别为250±20和320±20mg/L时，采用连续进水方式可以减少进水基质对厌氧氨氧化菌的抑制作用，并且采用5h连续进水方式时厌氧氨氧化反应的脱氮速率最高。当进水中存在有机物时，少量的有机物不会抑制厌氧氨氧化菌，反而可以提高脱氮效率。随着有机物浓度从600±50mg/L增加到800±50mg/L，厌氧氨氧化菌开始逐渐受到抑制，总氮去除率略微增高，然而反应时间延长了将近3个小时。因此，将进水有机物浓度控制在800mg/L以下对厌氧氨氧化反应最有利。　　采用高通量测序技术对三级厌氧氨氧化系统中的短程硝化SBR和厌氧氨氧化ASBR的微生物种群结构进行了分析。在低负荷和高负荷条件下的短程硝化SBR中均检测到了Nitrosomonas的存在，分别占0.52％和3.55％，均未检测到Nitrospira，表明Nitrosomonas更能耐受高浓度的亚硝态氮，从而在高负荷条件下依然稳定维持了短程硝化的良好效果，为后续的厌氧氨氧化反应提供保障。在厌氧氨氧化ASBR中检测出了与厌氧氨氧化有关的菌属为Candidatus Anammoximicrobium、Candidatus Kuenenia以及Candidatus Jettenia,其中以Candidatus Anammoximicrobium含量最高，达到2.62％。　　为了提高对晚期垃圾渗滤液的脱氮率，采用两级厌氧氨氧化序批式生物膜反应器(Sequencing Biofilm Batch Reactor，SBBR)系统，实现了总无机氮95％以上的去除率，并通过分析胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substance，EPS)确定了其成分和作用。系统启动并运行了107天，在进水氨氮为3000±100mg/L、COD为3000±100mg/L的情况下，出水总无机氮低于20mg/L，总无机氮去除率达到95％以上。通过对各时期内厌氧氨氧化厌氧序批式生物膜反应器(Anaerobic Sequencing Biofilm Batch Reactor，ASBBR)内的生物膜和絮体污泥的胞外聚合物分析发现，最初絮体污泥的总EPS量略高于生物膜，随着短程硝化出水的掺入以及晚期垃圾渗滤液原水的掺入，絮体污泥的总EPS量先出现小幅度降低后大幅度增加，而生物膜上的总EPS量持续大幅度增加。絮体污泥和生物膜上的紧密型EPS含量均较高，特别是生物膜上的紧密型EPS含量一直高于溶解型EPS和疏松型EPS，促进了微生物形成生物膜的过程。通过三维荧光光谱和傅里叶红外光谱对EPS的各组分分析发现，进水水质对EPS的组分影响较大。尽管不同阶段不同种类的EPS组分有所差异，但所有阶段的生物膜和絮体污泥的EPS中的主要成分为多糖和蛋白质，这为微生物适应水质条件，逐渐形成生物膜提供了重要保障。　　采用高通量测序和定量聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)技术对各时期厌氧氨氧化ASBBR内微生物种群结构以及厌氧氨氧化菌的比例进行了分析。在门的水平下，不同时期的生物膜和絮体污泥中Chloroflexi、Planctomycetes以及Proteobacteria均占较高比重;在属的水平下，各时期的生物膜和絮体污泥中均检测到了Candidatus Kuenenia、Candidatus Brocadia以及Candidatus Jettenia，并且Candidatus Kuenenia的比重最高。定量PCR结果表明，随着进水有机物浓度的增加，生物膜中厌氧氨氧化菌比例由最初的1.34％持续增长到13.28％，而絮体污泥则先增加最后降低到3.88％，说明由于填料上富集了大量的厌氧氨氧化菌生物膜，使得系统在进水中存在一定浓度有机物的情况下能够保持稳定的运行效果，实现了厌氧氨氧化菌和异养菌的稳定共存。