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膜曝气生物反应器（membrane-aerated biofilm reactor,MABR）作为一种新型、改良型的高效率脱氮技术,在传统生物膜法基础上采用膜曝气的供氧方式,通过改善氧气向生物膜内的传质使得O2利用率达到接近100%,是传统曝气O2利用率的5～7倍,并且可以避免传统曝气过程中易挥发物质随着气泡进入大气造成二次污染,具有传质异向性的生物膜可有助于实现同步硝化反硝化。本论文针对改良的硅胶管膜组件首先进行了挂膜启动的研究,确定了最佳膜组件形式和最优挂膜条件,然后在此基础上考察曝气压力、HRT、温度对MABR脱氮除碳效果的影响,同时在实验的各个阶段留存污泥进行高通量测序,以探究MABR不同运行参数下群落结构、群落多样性和物种丰度的动态变化,揭示生物膜微生态系统与工艺运行条件之间的相关性,结果显示:最佳膜组件形式为硅胶管外包裹无纺布,在20KPa、两步启动时挂膜效果最好,第8d即可达到70%氨氮去除率,进原水后氨氮、TN、COD的去除率分别可达87%、80%、70%。在最佳挂膜条件下启动反应器,当曝气压力为20KPa、HRT为12h、温度为30℃时MABR脱氮除碳效果最好,氨氮、总氮、COD去除率最高可达90.97%、86.59%、88.61%。进行微生物学研究发现,变形菌门（Proteobacteria）作为脱氮除碳主要功能菌群,随着曝气压力由20KPa逐步降为10KPa,其相对丰度也在逐渐降低,而HRT无论是由12h升至14h还是由12h降至10h,生物膜中变形菌门（Proteobacteria）占比均呈下降趋势,同时伴随着温度的下降变形菌门（Proteobacteria）占比也在下降,由此MABR在曝气压力为20KPa、HRT为12h、温度为30℃时功能菌群相对丰度最高,脱氮除碳效果最好,占比前三的菌群分别是变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteriota）,占比分别为35.37%、22.62%、15.12%。