目前,针对传统污水处理脱氮工艺过程中工艺流程复杂、脱氮效率低等问题,异养硝化细菌因其生长速率快、增殖底物广泛、环境适应性强,且具有好氧反硝化能力等优点,在废水脱氮领域成为研究热点之一。而对异养硝化细菌的研究大多集中于新型种属菌株的分离鉴定及其硝化特性研究,关于利用异养硝化细菌进行生物强化脱氮作用的研究较为缺乏。本研究拟利用三株不同种属的高效异养硝化-好氧反硝化细菌同比例构建异养硝化复合菌YM,通过单因子试验探讨其异养硝化-好氧反硝化特性,考察异养硝化复合菌强化活性污泥生物强化脱氮效能及其影响条件研究,并且利用高通量测序技术探究生物强化对污泥群落结构的影响。本研究成果将为异养硝化菌强化系统工程的应用提供理论基础,尤其是对目前尚缺少经济高效处理技术的高污染物浓度废水处理提供技术支持。主要试验研究结果如下:(1)由三株高效异养硝化菌等比例复合的异养硝化复合菌YM,相较于上述三种单一菌株,对高浓度氨氮的耐受力更强;对环境中C源、N源的改变适应性更好;且可以利用亚硝氮和硝氮进行生长和代谢。综合生长情况,环境的适应能力和脱氮性能三方面,YM更适合作为强化脱氮的投加菌源。(2)复合菌YM强化污泥系统可显著提高高氨氮废水的脱氮效果,主要表现在显著提高处理系统的脱氮速率上。HRT=48 h时,强化后污泥系统较未强化系统最高氨氧化速率从7.04 mg/L/h增加到12.2 mg/L/h;HRT=24 h时可达到15.53 mg/L/h,显著高于单一异养硝化菌株的氨氧化速率,与自养硝化菌的氨氧化速率相当。YM的投加可有效提高污泥系统对水力停留时间改变的抗冲击能力,可以一定程度上提高污水系统的处理能力。(3)投加海绵球固定复合菌YM的反应器最大总氮去除速率由固定前的15.42mg/L/h提高到为27.35 mg/L/h,脱氮速率明显优于报道过的聚乙烯包埋法固定(15.27mg/L/h)。(4)对于低浓度氨氮废水处理,水力停留时间由48 h逐渐缩短至24 h、16 h,异养硝化复合菌YM强化后的污泥系统较未强化的污泥系统水质波动小,运行更加稳定,总氮降解速率快。研究结果证明YM强化脱氮的主要优势表现在显著提高系统的脱氮速率上;并且生物强化可以保证系统稳定运行的条件下缩短HRT,增大污水处理量。(5)强化后的反应器在长期运行后,复合菌YM在反应器中并没有成为优势菌群,但反应器依然保持着良好的脱氮效果及较高的脱氮速率,这说明了生物强化加速了接种的污泥系统群落的变异,即某种程度上可能也激发了本土微生物的脱氮活性,促进了微生物种群功能性的转变。