厌氧处理技术因低能耗、污泥产量低、能够回收生物甲烷等优点被广泛应用于高浓度有机废水的处理。同步厌氧产甲烷耦合反硝化（SMD）通过在厌氧系统中耦合反硝化作用在产甲烷的基础上实现硝酸盐同步去除。然而,如何保证稳定高效的去除效果仍然是SMD工艺实际应用中的瓶颈。本研究采用上流式改良型膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）,提出了SMD强化的有效策略,分析了工艺调控过程微生物群落特性,并对颗粒污泥的形成进行了深入探讨。（1）探究了进水p H值波动情况下对高浓度有机硝酸盐废水的处理效果的影响。结果表明,当p H为6.9～7.5时,甲烷产气量可达1959.22 m L/d,TN去除率为80%左右,SMD处理性能最佳,然而过高和过低p H均导致SMD效能下降。高通量测序进一步表明最佳p H下,乙酸型产甲烷菌群Methanothrix、氢营养型产甲烷菌Methanobacterium及反硝化菌群Azospira等在系统内优势共存,此时产甲烷关键功能基因（mcr A）的相对丰度最高,而反硝化菌群功能基因丰度随p H值降低逐渐加强。（2）探究了亚铁离子外部投加对高浓度含氮有机废水SMD强化影响作用。研究发现,Fe（Ⅱ）浓度为2 mg/L时,甲烷产量可达1444.73 m L/d,TN去除率为69.27%,SMD性能最佳。高通量测序证实,此阶段下乙酸型产甲烷菌群Methanothrix丰度高达13.22%,反硝化菌群Thauera其丰度最高为11.04%。铁还原菌群Geobacter菌属丰度为2.29%,Dechloromonas菌属丰度达2.07%,揭示了SMD过程铁氨氧化的同时存在。而Fe（Ⅱ）浓度过高会严重抑制产甲烷菌群（MPB）活性使得菌群丰度由14.58%下降至1.09%。（3）通过进水预曝气,研究了微氧对SMD性能的强化影响。结果表明,当进水曝气量为16～30 m L/min时,此时反应器内溶解氧（DO）浓度约为0.5 mg/L,甲烷的单日最大产气量可达3992.30 m L/d,TN去除率在90.87%左右,COD去除率为99.25%。与未曝气相比,微量曝气能够显著提高SMD效能,微氧作用有利于有机物快速水解转化成小分子物质,进而提高了产甲烷效率,而过量的曝气则会抑制产甲烷效果。微氧曝气条件下,MLVSS/MLSS的比值和蛋白质/多糖（PN/PS）比值均有提高,进而促进了污泥的代谢活性。三维荧光发现蛋白类和氨基酸类物质荧光强度增强,表明微氧水解发酵能力增强。高通量测序分析发现水解酸化、产甲烷和反硝化菌群均得到了大量增殖,而异化还原为铵（DNRA）菌群Petrimonas相对丰度的随曝气量的增加不断下降,说明微氧曝气能有效抑制DNRA现象的产生,进而提高总氮去除。（4）在微曝气条件下,通过逐步缩短水力停留时间（HRT）的方式,经过89 d运行成功培养出具有SMD功能的颗粒污泥。在HRT为12 h时甲烷产气量可达9054.9±1261.2 m L/d,COD去除率92.4±1.5%,TN去除率88.1±3.3%,SMD效能最佳。污泥由最初黑色絮状污泥变为表面均匀且密实的浅褐色成熟颗粒污泥,粒径达1-1.5mm。颗粒污泥EPS中类蛋白质和类腐殖酸物质荧光强度加强,表明成熟微氧颗粒污泥具有旺盛的EPS分泌和代谢能力。高通量测序表明产甲烷菌属和反硝化菌属在成熟颗粒污泥中均得到了快速增殖。研究结果为SMD工艺处理高浓度有机含硝酸盐废水提供了有效运行策略和促进污泥颗粒化的运行方式,为今后开展实际工程应用提供了前期基础和技术支撑。