水体氮污染是导致水质恶化的主要原因之一。传统的硝化反硝化技术可以有效地实现氮去除,但需要消耗大量的能源和化学药剂。上世纪九十年代发现的厌氧氨氧化技术是基于厌氧氨氧化菌的微生物作用将NH4+-N和NO2--N转化为N2,具有低能耗、高效等优点。然而,单独使用厌氧氨氧化工艺难以达到现行的污水排放标准,因此,将厌氧氨氧化技术与其他工艺组合是工程应用的现实选择。本研究在前期研究基础之上,以桂林理工大学雁山校区的生活污水为处理对象,针对厌氧氨氧化耦合MBR(膜生物反应器)工艺进行了脱氮机理研究。通过监测不同运行条件下(温度、DO(溶解氧)、回流比)进出水中NH4+-N、NO2--N、TN、COD(化学需氧量)、溶解性有机物成分等浓度变化,计算厌氧氨氧化反应所主导的脱氮贡献率,采用15N同位素标记批次实验加以验证,并结合工艺运行过程中的微生物群落结构分析结果,探究耦合工艺的脱氮机理,主要结论如下:(1)DO浓度对工艺启动具有重要作用。前期运行的实验结果表明,在适宜的DO浓度下,厌氧氨氧化反应可实现高效脱氮,平均TN去除率达86.53%。(2)温度对工艺的影响较大。实验结果表明,温度在5~30℃时,NH4+-N和TN的去除率随温度的降低而降低。温度对TN去除的影响大于NH4+-N,低温对耦合工艺内微生物活性的抑制作用存在不可逆性。(3)增大回流比可以有效提高脱氮效率。改变回流比对TN去除的影响大于NH4+-N,本研究的实验结果表明,当回流比为4:1,进水TN为76.24~94.19mg/L时,出水NH4+-N、TN和COD等指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。(4)有机物的去除具有一定选择性。通过对进出水的溶解性有机物分析,类蛋白物质荧光强度与系统脱氮能力有关,工艺对类蛋白物质的去除率达72.4%。(5)厌氧氨氧化反应对整体的脱氮贡献率较高。15N稳定同位素实验表明,厌氧氨氧化反应的脱氮贡献率为60.11~69.83%,反硝化脱氮贡献率为30.17~39.89%。批次小试实验得出厌氧氨氧化反应的脱氮贡献率为64.4~74.4%,与15N稳定同位素实验结果基本一致。(6)亚硝化细菌和厌氧氨氧化菌丰度占据一定比例。在属水平研究结果显示,氮循环相关的Nitrospira和Aridibacter在群落组成中的相对百分比均在2%~4%,丰度较稳定;Nitrosomonas丰度由初始1%逐渐减小直至最后消失,与厌氧氨氧化相关的Candidatus Kuenenia始终占据一定比例,最终保持0.58%的占比。高通量测序的结果为工艺存在厌氧氨氧化反应提供了理论依据。