厌氧氨氧化技术自从被发现以来，就引起人们的广泛关注，目前已在一些废水处理中得到应用，但还存在一些问题，如厌氧氨氧化菌的稳定增殖、过程的稳定控制，颗粒污泥因其具有良好的沉淀性能、抗冲击负荷能力强和大量的微生物持留能力，是解决这些问题有效方法。　　本论文采用两种不同类型的反应器（SBR和改良UASB反应器）接种成熟的厌氧氨氧化絮状污泥，通过控制溶解氧、温度、水力停留时间(HRT)等，在较短的时间内获得大量成熟稳定的厌氧氨氧化颗粒污泥，比较了不同粒径颗粒污泥脱氮性能差异及不同因素（C/N比、实际废水）对一体化厌氧氨氧化颗粒污泥系统的影响;同时利用实时定量PCR、高通量测序等分子生物学技术对反应器启动与运行过程中絮体污泥及颗粒污泥中的微生物群落进行了解析。另外，根据反应器运行过程中底物浓度变化与ORP（氧化还原电位）、DO（溶解氧）之间的响应变化关系，提出一种基于ORP和DO的厌氧氨氧化系统实时控制方法。　　实验结果表明:改良UASB反应器的培养效果要比传统SBR反应器好，可实现厌氧氨氧化菌颗粒污泥的快速增殖，倍增时间约为50天，是传统SBR反应器的一半;培养成熟的厌氧氨氧化菌颗粒污泥外观，呈规则的圆形或者椭圆形、表面光滑呈暗红色，电镜扫描发现内部有火山口状菌、球状菌与杆状菌;不同粒径的颗粒污泥脱氮性能差异较大，0.2-0.5mm、0.5-1mm、1mm以上粒径之间颗粒的AOB（氨氧化菌）活性和NOB（亚硝酸盐氧化菌）活性依次降低，厌氧氨氧化菌活性依次升高;颗粒污泥系统一体化厌氧氨氧化工艺的C/N比不宜超过1.5，随着C/N比的提升，颗粒污泥有向好氧颗粒污泥转化的趋势;反应体系引入实际废水热水解消化液会引起系统总氮去除负荷的大幅度降低，总氮去除负荷降为原来的1/3，进水中难降解有机物对脱氮菌群的抑制是引起反应器总氮负荷降低的直接原因;一体化厌氧氨氧化SBR反应器中，前端缺氧搅拌阶段，当ORP曲线出现特征点:dORP/dt=0时，指示反硝化过程结束;后置好氧过程中，可通过监测DO的变化来控制反应过程，当DO迅速升高达到设定值4mg/L且保持5min时，可作为反应结束位点。　　利用分子生物学技术对反应器内部的优势菌群进行检测，发现两个反应器内部的优势菌种并未有明显的差异。所有泥样中均检测到具有厌氧氨氧化能力的Candidatus Kuenenia和Candidatus Brocadia菌属，但是Candidatus Brocadia菌属的含量与Candidatus Kuenenia菌属相比可以忽略不计，反应器内主要以Candidatus Kuenenia属的厌氧氨氧化菌为主，且Candidatus Kuenenia在颗粒中的含量要高于絮体中的含量;但是不同粒径颗粒污泥中脱氮微生物含量差别较大，其中厌氧氨氧化菌Candidatus Kuenenia在三个粒径0.2-0.5mm、0.5-1mm、1mm以上颗粒里面的含量分别为0.11％、3.14％和18.04％，与氨氧化反应有关的Nitrosomonas在三个粒径0.2-0.5mm、0.5-1mm、1mm以上颗粒里面的含量分别为0.13％、3.06％和3.82％，与反硝化有关的细菌Denitratisoma在三个粒径0.2-0.5mm、0.5-1mm、1mm以上颗粒里面的含量分别为1.58％、2.88％和2.28％;反应器在进水热水解消化液和改变C/N比后运行，其优势菌群发生了改变。