Anammox自养脱氮工艺具有显著低碳特性,添加填料形成生物膜是实现主流市政污水厌氧氨氧化脱氮的常用策略。然而关于低基质条件下Anammox生物膜形成过程中微生物群落结构及功能演变的研究相对较少。因此,首先在低基质条件下(-N浓度(32.6±2.4)mg/L,-N浓度(43.9±1.9)mg/L)成功启动了Anammox泥膜系统,并深入分析了Anammox生物膜形成过程中的微生物群落结构及功能演变规律。结果表明,在低基质条件下,Anammox生物膜可在20d左右形成,反应体系的总氮去除率维持在67.1%±2.5%。填料的投加为体系提供了多样性的生态位,显著提高了泥膜体系的物种丰富度和多样性;填料的投加对Anammox菌群还起到了一定的选择作用:起骨架作用的丝状菌Chloroflexi的相对丰度从种泥的20.9%降至18.6%,而norank_f__norank_o__norank_c__WWE3和norank_f__AKYH767的相对丰度分别从1.9%和0大幅提高至13.8%和7.6%。βNTI(β最近分类单元指数)结果也证明了低基质条件以及填料的投加在群落构建过程中增加了同质选择的作用。此外,生物膜的形成增强了Anammox群落与细胞生长相关的代谢功能,如氨基酸代谢、翻译、复制和修复、核苷酸代谢及细胞生长和死亡等;同时强化了反硝化、硝酸盐呼吸、硝酸盐还原及与碳循环相关的生态功能。然而,能量代谢及与信息交流相关的膜运输和信号转导等代谢功能,如氮呼吸、亚硝酸盐呼吸、Anammox及硫循环相关生态功能则有明显降低。