本论文以人工配水和生活污水为研究对象，以厌氧、缺氧、好氧、缺氧交替的方式运行，研究了SBR系统生物脱氮除磷的工艺要素及其反应机理。 本论文的研究内容主要分为四个部分：(1)以人工配水为试验进水来驯化活性污泥，通过不断调整工艺的运行方式和工艺周期，确定脱氮除磷的最终工艺运行方式。(2)以人工配水为试验用水，研究DO、HRT、SRT、C／N／P等工艺要素对SBR系统脱氮除磷效果的影响。(3)以生活污水为进水对污泥进行梯度驯化，研究SBR反应器在D0=2.5mg/L、HRT=1.5h、SRT=15d的条件下的同步脱氮除磷效果。(4)对比以人工配水、生活污水为进水系统的脱氮除磷效果，研究其反硝化脱氮除磷机理；结合批式实验研究亚硝态氮、硝态氮浓度大小对反硝化除磷的影响，进一步阐明内源反硝化脱氮除磷的机理。 通过实验研究得出以下结论。 (1)在研究脱氮除磷的运行工艺方面，发现(A/O)2SBR工艺明显优于(A/O/A)SBR工艺和(A/O)SBR工艺。以人工配水为进水的反应器A对TN、TP、COD、TOC的去除率分别为96.26％、99.87％、90.46％、85.57％，较之(A/O)3SBR工艺的TN、TP、COD的去除率分别提高了8.26％、0.87％、2.46％。(A/O)2SBR工艺的曝气为90min，与(A/O)3SBR工艺的100min好氧曝气相比，能耗节约了10％，同时工艺也得以进一步简化。 (2)在研究工艺运行要素的方面，在DO≈2.5mg/L、HRT=1.5h、SRT=12～15d、C/N/P比为300：(35～41)：(6.6～8.2)时，人工配水的各项指标的去污效果良好。①DO小利于好氧吸磷，但不利于反硝化吸磷；DO大利于硝化和反硝化吸磷，可提高氨氮和总氮的去除率，但是却降低了总磷的去除效果。②HRT=1.5h时，缺氧段没出现“二次释磷”且脱氮除磷效果较好；HRT继续增大，能耗增加，而氮、磷的去除率并没有显著提高。③泥龄短对聚磷菌的生长有利，污泥龄延长对硝化菌和反硝化菌的生长繁殖有利，SRT=12～15d时，污泥生长和运行良好，当SRT超过20d时容易出现污泥膨胀和污泥解体现象；④研究人工配水水质不同对脱氮除磷的影响时发现：其它水质不变，进水COD≤300 mg/L，系统脱氮除磷效果随着COD的增大而增加，但是当COD≥300 mg/L时其浓度增加对系统脱氮除磷的效果影响不显著；其它水质不变，进水TP浓度的增加对TN、COD的去除未产生显著影响，但是当TP≥8 mg/L会使除磷率效果显著下降；其它水质不变，当进水TN浓度在20mg/L～45mg/L时，系统脱氮除磷的效果稳定在90％以上；进水45mg/L≤TN≤60mg/L时，进水TN浓度的增大会导致出水TN、TP浓度的增加，但仍可满足二级排放标准。 (3)在研究生活污水的脱氮除磷效果方面，在与人工配水相同工艺条件下，系统对实际生活污水的TN、TP、COD、TOC的去除率分别为78.47％、99.56％、86.01％、79.24％。以生活污水为进水的(A/O)2SBR工艺，其好氧吸磷率和反硝化脱氮率比人工配水分别提高了5.0％和19.5％，说明实际生活污水驯化得到的反硝化聚磷菌和聚磷菌有更好的环境适应能力、好氧吸磷能力和反硝化脱氮能力。此外，生活污水成分复杂，有机物含量少且难降解，影响了脱氮除磷效果的提高，在实际污水处理中，可以考虑向碳源含量较少的生活污水中加入外碳源来提高其处理效果。 (4)在研究反硝化除磷的机理方面，总磷的去除主要通过好氧吸磷、缺氧反硝化除磷实现，总氮的去除依靠反硝化脱氮以及微生物自身生长对氮的需求实现。以实际生活污水和人工配水为进水的SBR系统在缺氧阶段的COD、TOC浓度几乎没有变化说明反硝化吸磷是基于胞内PHAs作为碳源的内源反硝化，并且两个系统都能取得理想的脱氮除磷效果。批式实验的研究表明：反硝化初始硝态氮浓度越高，反硝化脱氮除磷的速率越快；亚硝态氮的存在确实对缺氧吸磷产生一定的抑制作用，起始亚硝态氮浓度高达30mg/L时仍未完全抑制吸磷；亚硝态氮的存在的确会促进硝态氮的反硝化作用和氨氮的同化作用。此外，还通过试验分析得出，以胞内PHAs作为碳源的内源反硝化的脱氮速率和COD、TOC、PHAs代谢速率很接近，说明了反硝化除磷确实可实现“一碳两用”。