在污水硝化反应器中,为了实现良好的硝化作用,需要维持充足的溶解氧（dissolved oxygen,DO）和适宜的碱度条件,为此消耗了大量曝气能耗,而对碱度不足的废水（如粪尿污水处理）还需消耗大量药剂提高p H。如果将硝化反应器中DO从传统的≥2 mg/L降低到≤0.5 mg/L,可节省30%左右的曝气能耗。然而,低氧或低p H在影响硝化反应动力学的同时,也会影响强温室气体N2O的排放。全程氨氧化细菌（complete ammonia oxidizer,comammox）,既能氧化氨氮,又能氧化亚硝酸盐,且氨亲和力强,同时不具有产生N2O的基因。Comammox特殊的功能特征,有可能适应于弱酸低氧的不利环境,提高不利条件下的硝化效率和调控N2O释放。在“碳中和”的政策背景下,污水处理厂同样面临“碳减排”甚至是“碳中和”的压力,本论文通过研究学界前两年新发现的comammox细菌在弱酸低氧条件下的行为特征,为污水处理厂减少能耗,药耗使用提供理论基础。本研究,运行了一个高氧酸性（DO>2 mg/L;p H=6.3-6.8）和一个低氧酸性（DO<0.5 mg/L;p H=6.3-6.8）的污水硝化生物反应器,处理模拟生活废水,研究了低DO浓度和低p H条件下硝化反应与N2O排放特征;利用分子生物学方法和高通量测序的等分子生物学手段,分析了不同工况下comammox及其他硝化细菌丰度和菌群结构,探索了comammox对硝化反应器在弱酸低氧下硝化作用和N2O释放的影响。本研究得出以下主要结论:（1）在进水NH4+-N浓度为48 mg/L的情况下,高氧酸性反应器出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N分别为0.06±0.09 mg/L、0.04±0.02 mg/L和44.2±2.3 mg/L;低氧酸性反应器出水NH4+-N,NO2--N,NO3--N分别为0.64±0.86 mg/L、0.44±0.46 mg/L和42.8±2.8 mg/L,说明在弱酸性甚至低氧酸性条件下仍可实现良好的硝化效率。（2）高氧酸性反应器和低氧酸性反应器的N2O转化率分别是0.15±0.08%和0.12±0.08%,低于一般好氧硝化过程中N2O的转化率,说明长期弱酸性运行不会导致强温室气体N2O的大量排放。通过测量N2O的SP值,我们还发现了两个反应器中硝化细菌反硝化对N2O的贡献率不超过30%,低于同类型工艺的参考值,这可能是长期弱酸性硝化系统中N2O排放量低的原因之一。进一步分析表明,N2O的转化率与反应器中的DO和NO2--N浓度均无显著性相关,说明了硝化菌反硝化不是N2O的主要产生路径。与高氧条件对比,长期低氧运行的N2O转化率还有轻微降低（p=0.171）,说明低氧弱酸的硝化反应具有节能减排的优势。（3）基于实时荧光定量PCR,我们发现在长期的运行后comammox在与传统AOB的竞争中还取得了显著的优势,高氧条件中下comammox与传统AOB的比值为6.6,而低氧条件则更有利于comammox与传统AOB的竞争,两者的比值为17.1,表明comammox能适应弱酸性和弱酸低氧的环境。基于扩增子测序和宏基因组测序,我们还发现了Candidatus Nitrospira nitrosa类comammox更适应低DO条件,而Nitrospira sp.SG-bin1类comammox更适应高DO条件。（4）利用PTIO作为comammox的选择性抑制剂,我们发现comammox具有较强的耐酸性氨氧化功能,可以在p H=4.3的环境中实现高效的氨氧化。通过对稳定运行酸性硝化反应器c DNA的高通量测序,我们进一步确认了comammox在酸性条件下的活性。这些结果表明,comammox是弱酸和弱酸低氧反应器中硝化作用的重要贡献者。