污水处理厂排放的残余氮是导致地表水严重富营养化的主要因素之一,因此,有必要降低污水处理厂废水中的氮排放。污水处理厂进水中有机碳不足限制了反硝化脱氮效果,因此,为了达到严格的排放标准,需要外部添加有机碳提高氮的去除效果。但目前常用的甲醇、乙酸等有机碳源深度脱氮增加了废水处理成本。餐厨垃圾由于其富含有机物,通过厌氧发酵产生含挥发性脂肪酸的发酵液作为外加碳源,可以节约污水处理厂运行成本。本论文研究了不同的热水解预处理条件对餐厨垃圾固体有机物溶解及厌氧发酵的影响;餐厨垃圾生产的主要组分作为外加碳源培养反硝化颗粒污泥的形成过程;以及硝化反硝化生物膜的形成和应用餐厨垃圾生产的碳源进行脱氮的研究。（1）首先研究了餐厨垃圾水热预处理,探究不同的温度、不同处理时间、底物浓度及不同的硫酸添加量对有机物溶出的影响,以及后续对餐厨垃圾固体部分厌氧发酵的影响。实验结果显示,在110℃-185℃之间,可溶性有机物（SCOD）随着温度增加而增加,且均高于常温组,表明热水解促进了餐厨垃圾中有机物质的释放。从碳源的可利用性和经济性的角度,最合适热水解温度为160℃。预处理过后的餐厨垃圾进行发酵,SCOD的浓度从高到低依次为常温组、110℃、135℃和160℃,表明预处理阶段溶出的SCOD越高,发酵阶段发酵液中SCOD越低。随着加热时间的增加,餐厨垃圾中SCOD含量也随之增加。随着总固体含量（TS）的升高,热水解预处理后的餐厨垃圾溶出SCOD逐渐升高,且其中的碳水化合物、蛋白质和挥发性脂肪酸（VFAs）也是同样的变化趋势。相比未添加硫酸的对照组,添加0.5‰的硫酸含量热水解溶出的SCOD高61.9%。发酵阶段未添加硫酸对照组发酵液中SCOD含量均高于添加硫酸处理过的实验组。（2）其次研究了餐厨垃圾不同发酵组分培养反硝化颗粒污泥的过程。采用4个序批式反应器,分别添加乙酸钠、VFAs、淀粉和乳酸作为碳源,在硝态氮负载率为0.24 kg N/m~3/d条件下运行。通过物理和生物学特性来探究颗粒化过程。在第43、59和64天分别用可溶性淀粉、乙酸钠和乳酸培养出反硝化颗粒污泥（DGS）。将搅拌速度从200转降低到120转时,乙酸钠、VFAs、淀粉和乳酸培养的污泥平均粒径由第36天的110μm、140μm、199μm、177μm分别增加到第67天的329μm、180μm、428μm和306μm。淀粉培养的反硝化污泥胞外聚合物中多糖/蛋白质的比值由最初的0.26提高到第67天的0.94,疏水性由最初的40%提高到第九天的80%,且高于其他碳源培养的污泥的疏水性。表明添加可溶性淀粉培养的污泥其胞外聚合物的多糖含量高且具有较好的疏水性,有利于DGS的快速颗粒化。钙离子对乙酸盐培养的反硝化污泥形成颗粒有一定的促进作用,沉淀性能更好。本研究提供了低硝态氮负荷下以淀粉为主的餐厨垃圾发酵液快速培养出DGS提供了可行的方法。（3）最后研究了活性炭和沸石掺杂后负载到高密度聚乙烯载体（HDPE）表面制备的复合载体和HDPE填料的挂硝化反硝化膜效果。利用污水处理厂的活性污泥作为接种污泥,反应器在水力停留时间12 h、C/N=4、餐厨垃圾发酵液为碳源的条件下启动,运行60天载体成功挂上硝化反硝化膜。通过SEM图可以看出复合载体和HDPE表面被生物膜覆盖,生物膜呈现带孔洞的骨架结构,微生物聚集在骨架上。在20-60天,复合载体上微生物胞外聚合物的蛋白以0.02 mg/d的速度增加,聚乙烯载体上以0.015 mg/d的速度增加,结合杂化体系的优点和活性炭的理化性质,使复合载体表面有更大的比表面积,从而促进微生物在复合载体上的附着速度。复合载体和HDPE载体上的生物膜对总氮的去除率高达85%以上。