厌氧氨氧化（Anaerobic ammonia oxidation,Anammox）工艺无需曝气、无需有机碳源、污泥产量低,在处理低C/N比废水方面具有显著优势,但受限于11%（占总氮）硝酸盐,高氮负荷下的脱氮效率仍是该工艺实际应用的瓶颈问题。本研究构建了厌氧氨氧化和硫磺/黄铁矿自养反硝化（Sulfur/Pyrite Autotrophic Denitrificat ion,SPAD）的两级耦合体系（TAS体系）及单级耦合体系（OAS体系）,以探究两种耦合体系在高氮负荷下的脱氮性能及差异,明晰耦合体系在高氮负荷下的响应机制;采取出水回流策略强化耦合体系脱氮性能,揭示Fe2+对厌氧氨氧化的促进机制。主要研究结果如下:（1）通过两种耦合体系的氮去除效果分析,探究高氮负荷刺激下其脱氮性能及差异。结果表明在高氮负荷的刺激下,TAS体系的总氮去除率（Total nitrogen removal efficiency,TNRE）可稳定在93.63±1.87%,而OAS体系的TNRE稳定在97.85±1.92%;高氮负荷刺激下OAS体系比TAS体系适应期更长,具有更加高效的脱氮性能。（2）通过两种耦合体系在高氮负荷刺激下的代谢特点、电化学特性及菌群结构多维度分析,揭示其脱氮性能存在差异的潜在功能响应机制。结果表明OAS体系在高氮负荷刺激下可分泌较多的胞外聚合物（Eextracellular polymeric substance,EPS）,其蛋白质（Proteins,PN）、多糖（Polysaccharides,PS）含量上调,PN/PS比值下降,促使微生物聚集形成聚集活性、强度及稳定性良好的聚集体,以有效抵抗高氮负荷刺激;提升FMN等氧化还原物质的分泌和三磷酸腺苷（Adenosine triphosphate,ATP）的产生,以增强OAS体系的电子转移及微生物代谢活性;OAS体系菌群丰富度及Candidatus＿Kuenenia、Thiobacillus等功能菌相对丰度菌上调,以建立更有效的微生物菌落结构实现高效脱氮。综上提出OAS体系在高氮负荷刺激下潜在高效脱氮功能响应机制。（3）通过出水回流策略强化两种耦合体系在高氮负荷刺激下的脱氮性能,阐明黄铁矿释放的Fe2+对厌氧氨氧化过程的促进机制。结果表明Fe2+可促进厌氧氨氧化EPS中PN、PS分别增加1.18、1.34倍,增强厌氧氨氧化颗粒污泥的聚集性、稳定性及沉降性;促进核黄素的分泌,降低电子转移阻力,以加快厌氧氨氧化体系的电子转移;上调电子传递活性（Electron transport system act ivit y,ETSA）值及ATP含量,增强厌氧氨氧化菌呼吸代谢强度和活性,实现氮污染物的快速降解。基于上述微生物的多维度响应规律而提出Fe2+对厌氧氨氧化过程的促进机制。综上所述,OAS体系在高氮负荷刺激下可实现高效脱氮,回流水中黄铁矿释放的Fe2+可对厌氧氨氧化过程产生促进作用,耦合体系潜在功能响应机制和Fe2+的效能促进机制为厌氧氨氧化和硫磺/黄铁矿自养反硝化耦合工艺的实际工程应用提供了理论支持。