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厌氧氨氧化技术作为一种新型的生物脱氮工艺,其具有容积负荷高、经济、节能等优点,是目前国内外研究的热点。但由于厌氧氨氧化菌的增殖速率较慢、对环境因子变化较为敏感,致使厌氧氨氧化系统的启动周期较长,这成为了该技术在实践工程应用中的一大障碍。而提升反应系统对厌氧氨氧化菌的持留能力,可能是快速富集培养这种慢性增长菌的有效方法。为此,本文利用装载填料的UASB系统,对比研究了不同填料对厌氧氨氧化菌的富集效能的影响,考察了系统启动过程中的脱氮性能、解析了微生物种群结构的变化特征。取得的研究结论如下:(1)通过对比两组不同填料的UASB启动厌氧氨氧化系统的性能研究表明,虽然两组反应器都能成功启动厌氧氨氧化系统,但装载活性炭基聚乙烯填料的UASB(R1)较装载普通聚乙烯填料的UASB系统(R2)启动时间较短。R1反应器在86d成功启动厌氧氨氧化系统,而R2反应器(普通聚乙烯填料)则耗时100d。这是由于活性炭基聚乙烯填料与普通聚乙烯填料相比具有更大的比表面积,同时活性炭上存在的大量微孔,这些都为生物膜的形成及厌氧氨氧化细菌的富集培养提供了便利。在实验期间,R1反应器最大容积氮负荷和最大容积氮去除速率分别为2155.67mgN·L-1·d-1和1855.43mgN·L-1·d-1,R2反应器最大容积氮负荷和最大容积氮去除速率分别为2121.99mgN·L-1·d-1和1815.12mgN·L-1·d-1。(2)通过对R1反应器不同高度基质净化效能分析表明,在研究基质浓度范围内(氨氮浓度为50-450mg/L),厌氧氨氧化反应主要集中在反应器底部37cm范围内。但当进水氨氮浓度大于350mg/L,基质去除随高度的变化曲线与低浓度(氨氮浓度低于200mg/L)出现明显的差异性。这可能是由于在浓度大于350mg/L,底部的FNA浓度较高,其抑制了厌氧氨氧化菌的活性。(3)通过对反应器不同高度的微生物菌群结构分析表明,分别在各运行阶段,反应器内部7cm处至反应器内部37cm处4个不同高度的污泥的微生物群落结构的多样性都是比较接近的;而且反应器内不同高度上污泥的微生物群落结构的多样性均随着反应器的运行时间加长和进水基质浓度的提高而降低。在三个运行阶段反应器内检测到的属水平的厌氧氨氧化菌有Jettenia属和Brocadia属。而随着反应器的运行和进水基质浓度的提升,Jettenia属和Brocadia属都主要富集在反应器的27cm高度处。(4)通过对UASB厌氧氨氧化反应系统不同运行阶段的微生物群落结构演替的解析表明,在UASB反应器启动厌氧氨氧化的过程中,反应器内污泥的微生物群落的多样性在减少。反应器成功富集到的属水平的厌氧氨氧化菌有Jettenia、Brocadia和Kuenenia属三种菌属。