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畜禽养殖业、工业中的石化和制药等领域在生产过程中会产生大量高浓度的氨氮废水,其中有些废水的氨氮浓度会超过1000mg/L,在某些行业部分生产单元产生的废水氨氮浓度甚至会超过10000mg/L。高浓度氨氮废水未经处理直接排入水体会造成富营养化,给受纳水体和人体健康造成重大影响和危害。现有的物化法虽然对高氨氮废水处理效果好,但是能耗较高、容易产生二次污染;而生物处理法运行成本较低,对低氨氮浓度废水有较好的处理效果,但对于高浓度氨氮废水处理效果欠佳。异养硝化好养反硝化脱氮菌（HN-AD菌）具有极端环境耐受能力强（高氨氮、低温）和脱氮效果好等优势,是目前对高氨氮废水研究的一大热点。但高效HN-AD菌株资源缺乏以及生物强化系统中的菌群竞争等问题,限制了HN-AD菌在实际工程中的应用。本研究从猪场沼液中分离获得了高效HN-AD菌剂,基于菌剂的多样性分析;构建了HN-AD菌与生物膜反应器相结合的生物强化工艺,应用于高氨氮废水的脱氮研究;借助高通量测序技术和SEM表征分析方法探讨了生物膜上微生物多样性,分析了生物强化工艺中主要HN-AD菌的多样性和功能作用,为HN-AD菌的应用提供理论依据和技术支撑。主要研究内容和结论如下:（1）从猪场沼液中驯化富集得到能够耐受高氨氮的HN-AD混合菌。在氨氮浓度为400mg/L时,对氨氮和总氮的平均去除率分别为100%和79.05%。多样性分析显示,HN-AD菌属主要为不动杆菌属（Acinetobacter）、丛毛单胞菌（Comamonas）和苍白杆菌（Pseudochrobactrum）。（2）当氨氮浓度为400mg/L时,生物转盘系统对NH4+-N（氨氮）、TN（总氮）和COD（化学需氧量）的去除率分别为54.54%、46.05%和62.19%。生物强化后对NH4+-N、TN和COD的平均去除率分别为83.09%、58.96%和73.92%。生物接触氧化池经强化前对NH4+-N、TN和COD去除率分别为47.41%、44.93%和57.26%。生物强化后对NH4+-N、TN和COD的去除率为78%、65.95%和73.53%。对生物强化前后生物膜进行多样性分析,经过生物强化后生物转盘中起主要作用的Acinetobacter丰度由0.01%上升至18.56%。而接触氧化池中起主要作用的Diaphorobacter丰度由9.1%至10.3%,并且出现了新的菌属Acinetobacter,丰度为2.2%。（3）经过参数优化后,HRT=24h、COD/NH4+-N=10和转盘线速度为15m/min时,为生物转盘的最优参数。而接触氧化池在HRT=24h时,为最优参数。（4）在最优工况下处理高氨氮废水。当进水COD、NH4+-N和TN平均浓度分别为5911.8mg/L、572.47mg/L和608.66mg/L时,组合工艺对COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为97.5%、97.73%和84.6%。出水COD、NH4+-N和TN平均浓度分别147.5mg/L、13.2mg/L和93.34mg/L。经处理后满足城镇污水处理厂污水排放（GB 18918-2002）三级标准。