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水体富营养化问题日益突出，近年来严重影响了居民的日常生活。水体富营养化的根本原因是氮磷的过量排放，因此近年来各国的污水排放标准日益严格，防止水体富营养化。常规生物脱氮除磷工艺在处理城市生活污水方面应用较为广泛，但其存在碳源竞争导致碳源不足；污泥产量大导致污泥处理费用高；曝气量大导致工艺日常运行费用高等不足。近年来开发的反硝化除磷工艺，可以弥补以上方面不足，同时若能够以亚硝酸盐作为电子受体，则能够进一步节省曝气量、节省反硝化所需碳源实现污水处理的节能降耗。 为了促进反硝化除磷工艺的发展，特别是短程反硝化除磷工艺的开发和应用，本课题以人工配水为处理对象，利用SBR反应器研究了(AO)2-SBR反硝化除磷工艺反硝化除磷特性，并提出了该系统优化运行控制策略；考察了AA-SBR反硝化除磷工艺分别以硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体时系统的反硝化除磷性能，对以亚硝酸盐作为电子受体驯化的污泥特性进行了系统研究，并对亚硝酸盐对反硝化除磷性能抑制机理从三个方面进行了深入分析探讨。 在(AO)2-SBR工艺中成功地富集了反硝化聚磷菌(DPAOs)，实现了反硝化除磷，节省了能量消耗和碳源的消耗。该工艺对COD的去除率平均为81.49％；对总氮TN的去除率平均为93.07%，出水水质可以满足国家《污水排放标准》(GB18918-2002)一级排放标准。但该工艺对磷的去除效果不稳定，出水磷为0.57~6.57mg/L，变化范围较大，通过分析得出通过实时控制策略的应用可改善该工艺除磷效果。该工艺前好氧段出现NO2--N积累的现象，积累率平均为21.25%，NO2--N的积累使工艺在节省曝气量、节省碳源、减少水力停留时间等方面更具优势。基于实时监测ORP曲线和pH变化曲线上的特征点，建立了(AO)2-SBR工艺优化控制策略。 本课题发现A/A-SBR污泥的最大缺氧吸磷速率大于最大好氧吸磷速率，这就与现在的反硝化除磷理论不同，基于此试验结果，本文提出了聚磷菌分为三类：第一类为只能以氧作为电子受体的聚磷菌；第二类为既能以氧作为电子受体，又能以硝态氮作为电子受体的聚磷菌；第三类为只能以硝态氮作为电子受体的聚磷菌。 通过对A/A-SBR工艺典型周期内pH值的变化规律研究，以及现有的研究成果，提出以污泥混合液pH值和ORP作为在线参数，建立优化控制策略，实现工艺的优化运行，从而达到节能降耗的目的。 对于以硝酸盐驯化的污泥系统，以硝酸盐作为电子受体时反硝化速率和缺氧吸磷速率都要大于以亚硝酸盐作为电子受体的反硝化速率和缺氧吸磷速率；亚硝酸盐浓度<20mg/L时，亚硝酸盐可以作为电子受体，不会对反硝化吸磷作用产生抑制；当亚硝酸盐浓≥20mg/L时，亚硝酸盐就会对反硝化吸磷作用产生抑制作用；DPAOs以亚硝酸盐作为电子受体pH=8时的反硝化速率和吸磷速率较pH=7时高。 以分段投加亚硝酸盐方式驯化反硝化聚磷菌，分段投加15mg/L亚硝酸盐驯化污泥7个周期后，反硝化速率高达12.73mgNO2--N/gMLSS/h，吸磷速率最高可达18.75mgPO43--P/gMLSS/h，比以硝酸盐作为电子受体时的对应速率都要大；分段投加20mg/L亚硝酸盐驯化污泥13个周期后，DPAOs利用亚硝酸盐的反硝化速率下降至0.92~1.55mgNO2--N/gMLSS/h，吸磷速率下降至1.97~4.19mgPO43--P/gMLSS/h。不等量分段投加亚硝酸盐反硝化除磷性能，比等量投加时要好。不等量投加的关键为第一段投加量的合理确定。 本课题发现分段投加20mg/L亚硝酸盐时，第一次投加后，pH变化速率先大、再小、最后再大的规律，第二次投加20mg/L亚硝酸盐后则一直保持较大的pH变化速率。根据此规律作者提出反硝化中间产物短时抑制缺氧吸磷作用假说。 以亚硝酸盐作为电子受体驯化的污泥系统，利用硝酸盐的反硝化除磷性能好于利用亚硝酸盐的反硝化除磷性能；亚硝酸盐浓度越高，反硝化速率和吸磷速率越低；pH=8.0时系统利用亚硝酸盐的反硝化除磷性能好于pH=7.0时的反硝化除磷性能。 从解偶联、能量水平及酶活性等三个方面对亚硝酸盐对反硝化作用抑制机理进行了分析；从产能水平、酶活性及中间产物三方面对亚硝酸盐对缺氧吸磷作用的抑制机理进行了探讨。