传统的生物脱氮除磷技术因其处理成本低等优点而得到广泛应用，但仍存在许多不足之处，如脱氮除磷过程中存在着的矛盾，如基质竞争和泥龄不同等等。反硝化聚磷菌（DPB）具有同步除磷脱氮的特殊功能，在厌氧条件下，反硝化聚磷菌通过分解胞内多聚磷酸盐，合成胞内物质聚羟基烷酸（PHA），储存在微生物体内；在缺氧条件下，反硝化聚磷菌利用胞内物质—PHA，以硝酸盐氮作为电子受体，在缺氧环境下同时进行除磷脱氮。与传统的生物除磷脱氮工艺相比，反硝化聚磷菌能够同步实现脱氮除磷，实现了“一碳两用”的目标，可以节约碳源用量；此外，缺氧吸磷减少了曝气量，节省能源，减少了排泥量。本论文对短程反硝化除磷的机理进行了探讨和研究，对影响短程反硝化除磷的各种因素进行了分析因素等，结合活性污泥动力学模型，提出了短程反硝化除磷释磷、吸磷的动力学模型，并进行了短程反硝化除磷的动力学实验研究。论文根据短程反硝化除磷的特性，结合序批式生物反应器的优点，结合短程硝化、反硝化聚磷理论和内源呼吸等理论，发明了以短程反硝化除磷菌为优势的新工艺条件—单泥系统短程反硝化除磷工艺。进行了短程反硝化除磷的实验研究，分别驯化培养出高效的短程硝化菌和短程反硝化聚磷菌，接种于单泥系统，成功完成了系统的启动和优化运行，取得了较好的脱氮除磷效果，并研究了COD浓度、氨氮浓度、pH等因素对系统的影响。主要研究成果如下：（1）建立短程反硝化厌氧释磷模型：厌氧段释磷与碳源浓度及微生物体内的聚磷含P聚量有关（聚磷为上一个过程中缺氧吸收的TP量），与碳源浓度C的关系符合统一动力学模型。（2）建立短程反硝化缺氧吸磷模型：缺氧吸磷速度和厌氧阶段吸收的碳源量、微生物浓度、混合液中磷浓度有关，吸磷速度与磷浓度P的关系符合统一动力学模型。（3）研究结果表明微生物的释磷活动是一种呼吸作用，是生长性呼吸。当溶液中的碳源被耗尽时，微生物仍然存在低速度的释磷；碳源存在饱和浓度，高于这一浓度，释磷速率达到最大值，此后释磷速度不随碳源浓度而增加；碳源存在临界低浓度，低于这个浓度，释磷速度明显减小。（4）缺氧吸磷时，当NO2--N浓度充足时，在较低的TP浓度下，微生物仍然可以吸磷，显示出一定的吸磷速率，说明生物除磷达到较低的浓度（小于0.5mg/L）是能够实现的。溶液中TP浓度对吸磷速度的影响表现为，TP浓度存在饱和浓度，高于某一浓度，吸磷速度达到最大，此后释磷速度不随碳源浓度而增加。（5）利用反硝化除磷的原理，在“碳与氧隔离、氧化剂与隔离碳、短程硝化节能”的理论基础上，结合序批式生物反应器的优点，构建有利于反硝化聚磷实现的条件，发明了反硝化菌与聚磷共存的单泥系统工艺，建立了可能适用于生产的工艺技术体系。实验研究取得了较好的脱氮除磷效果，出水NH4+浓度是工艺系统的一项重要的监测控制指标。（6）进行了单泥系统的驯化、启动和优化运行，当进水COD浓度100~220mg/L，NH4+为30~40mg/L，TP为4~5mg/L浓度的前提下，系统可以获得良好的脱氮除磷效果，出水指标达到一级A标准。系统可以处理低C/N的污水，最低C/N为2.5；平均DO在0.5~0.8mg/L时，NO2--N累积率在60%左右，平均曝气量为8.5L/h，节省了曝气量；水力停留时间为40h，曝气池容积比33.75%具有节约曝气量、低碳源反硝化、短程反硝化除磷作用明显的特点，适用于低碳源城市污水的的脱氮除磷。