采用聚氨酯海绵填料作为厌氧氨氧化菌的生物膜载体，富集厌氧氨氧化菌，探究不同进水氮负荷条件下生物膜系统的脱氮性能及微生物群落变化。结果表明：随着进水氮负荷的上升，总氮去除率不断提高，稳定期总氮去除率高达85.79%，出水氮负荷为0.26 kg·N·m^-3·d^-1，总氮去除达到国家一级标准；同时通过扫描电镜观察到聚氨酯海绵载体上形成了“菜花状”的生物膜，随后通过测序结果表明系统中的厌氧氨氧化菌由Candiadatus＿Brocadia未明确分类地位的菌属组成，稳定期占比高达29.80%，最后，总结了在高负荷条件下厌氧氨氧化体系的极佳效能得益于厌氧氨氧化菌属与其他菌属之间的共同协作，即硝态氮反硝化形成的亚硝态氮将作为原料供给厌氧氨氧化的代谢，为今后厌氧氨氧化菌群相关代谢研究及工程实际应用提供综合指导。