高有机氮废水因污染物成分复杂,难生物降解,一直是工业水处理的重要难题之一。废水中绝大部分有机氮不能以无机氮的形式通过生物硝化反硝化进行根除,通常需要进行较长水力停留时间（Hydraulic Retention Time,HRT）的厌氧预处理,然而预处理又会导致脱氮能源大量浪费,无法为后续反硝化脱氮反应提供碳源,额外投加碳源会造成反应成本大大提高,且出水氮元素排放标准愈加严格,传统污水处理厂工艺在多次改进后仍无法稳定达标排放高有机氮废水。为解决以上问题,在传统污水厂两级A/O工艺的基础之上进行生物填料改良,产生一种新型脱氮工艺——两级A/O-HBR工艺,其中复合生物脱氮工艺（hybird biological reactor,HBR）通过在反应器好氧区内投加生物填料载体,利用附着生长型微生物和悬浮生长型微生物的混合体系构成复合生物反应装置,有效结合了生物膜法和活性污泥法的优势,在处理化纤废水等含高有机氮废水方面具有很大的发展前景。本课题主要内容是利用两级A/O-HBR工艺处理含高有机氮的N,N-二甲基甲酰胺（N,N-Dimehtylformamide,DMF）废水。从优化原水碳源、合理分配原水碳源及强化反硝化脱氮三方面出发,从时间和空间上,对调节不同运行工况提升工艺脱氮效能进行研究,改变原水碳源产生及利用时间、位置,延长或增强反硝化脱氮,进而提高原水碳源利用率,降低出水总氮（total nitrogen,TN）浓度,做到达标排放。具体研究内容和结果如下:（1）从优化原水碳源方面进行研究,解决因预处理过度或不足而导致的后续反应碳源不足或出水有机氮含量高等问题。通过增加隔板的方式不断减少一级缺氧区有效体积,控制一级缺氧区HRT分别为14 h、12 h和10 h,同时改变硝化液回流比（nitrated liquid reflux ratio,R）为100%、200%和300%,进行全面试验,研究各阶段一级缺氧区不同HRT下产生的原水碳源量处理回流硝态氮浓度极限及剩余原水碳源在后续反应中的利用,为实际工艺提供数据支持。结果发现,当一级缺氧区HRT=10 h时,水解酸化不完全并对系统脱氮反应造成负面影响,反应装置有效HRT不足。而当一级缺氧区HRT=14 h时,水解酸化充分,一级反应碳源充足,仅提高了主要脱氮反应区对原水碳源的利用率。一级缺氧区HRT=12 h时,剩余未完全反应的原水中大部分有机氮停留在水解反应阶段,在后续反应逐级释放原水碳源,提高了原水碳源利用率。在一级缺氧区HRT=12～14h,R=100%～200%的范围内,系统TN去除率与一级缺氧区HRT成反比,与硝化液回流比成正比。一级缺氧区HRT=12 h、R=200%时系统脱氮效果最佳,平均TN去除率为93.740%,平均出水硝态氮浓度为10.465 mg/L,TN浓度为17.431mg/L。该工况下污泥中微生物的主要功能菌门为Proteobacteria,菌属为Paracoccus,DMF耐受能力强,TN去除效果最好。（2）从合理分配原水碳源方面进行研究,解决因碳源分布不均导致的二级反应碳源不足,脱氮效果下降的问题。采用分段式进水,进水点分别设置在一、二级缺氧区,分配比依次为10:0、8:2、7:3、6:4和5:5。结果表明,从分配比为8:2的后半段试验开始,系统TN去除率波动幅度变大,脱氮效果不稳定,分配比为6:4时脱氮效果最佳,平均TN去除率为89.301%。该工况下反应器内主要功能菌门为Proteobacteria,菌属为Rhodobacter。（3）从强化反硝化脱氮方面进行研究,在反应装置好氧区内投加填料,空间上增加缺氧反硝化反应区域,时间上延长反硝化反应,提高好氧区原水碳源利用率。首先,检测高效生物绳型填料和聚氨酯海绵填料挂膜阶段的表现,研究填料实用性及稳定性;其次,研究不同填料不同填充率对剩余原水碳源利用情况及系统脱氮效果的影响。结果可知,对于挂膜情况,两种填料均可在21 d左右完成挂膜,高效生物绳型填料相较于聚氨酯海绵填料,挂膜速度更快,但抗有机氮浓度冲击能力较弱,单位生物膜量较低。通过微生物检测发现,高效生物绳型填料和聚氨酯海绵填料内主要菌门均为Proteobacteria,菌属分别为Mycobacterium和Denitratisoma,说明两种填料对难降解有机氮化合物均具有较好的降解作用,聚氨酯海绵填料反硝化脱氮效果更优。从填料填充率对脱氮效果的影响来说,长期处于曝气环境中,两套反应器分别在高效生物绳型填料填充率为33%和聚氨酯海绵填料填充率为18%时取得最佳脱氮效果,且后者脱氮效果最佳,平均TN去除率为93.539%,平均出水TN浓度为17.817 mg/L。