我国水体污染及富营养化问题十分突出,氮磷等营养元素为主要污染物,为了进一步降低氮磷的排放总量,国家和各地区也纷纷制定了严格的排放政策,这对目前广泛采用的生物处理工艺提出了严峻挑战。因此研究和开发有效且经济合理的脱氮除磷工艺方法,是当前和今后一段时间我国水体污染控制的重要技术需求。　　 本课题基于大量的、长期的试验研究和理论分析,在SBR工艺中快速启动了短程硝化,并获得了维持稳定的短程石肖化的优化方案和最佳曝气时间,实现了AOB种群优化。　　 本研究中快速启动短程硝化的优化方案为:在温度30℃,溶解氧(DO)浓度2.0mg/L,污泥龄为7d的条件下,系统在实时控制条件下运行了32周期,成功启动了短程硝化.在总氮去除率＞95％的情况下,亚硝酸盐积累率＞90％,温度恢复到常温,系统仍稳定运行。分子生物学FISH检测表明,启动初期,AOB与NOB分别约占系统所有活性细菌的1.9％和2.8％。经过32个周期种群优化,污泥中AOB的含量提高了38.9％,NOB的含量降低了53.2％。　　 通过实时考察全程硝化过程pH曲线确定氨氧化完成,即“氨谷”出现时间,确定最佳曝气时间,调控氨氧化菌(AOB)种群结构,富集AOB,逐渐淘汰亚硝酸盐氧化菌(NOB),达到短程的快速启动、稳定维持和节能降耗的目的。系统启动时,AOB、NOB、硝化菌群(AOB+NOB)分别占总生物量的1.06％,1.45％,3.51％。当3个SBR生化系统稳定运行至第135天1号反应器中,活性污泥系统硝化菌群中三者分别约占生物量的1.70％,0.42％,2.12％,2号反应器中,三者的比例分别为2.95％,0.51％,3.56％,3号反应器中,三者的比例分别为3.89％,0.27％,4.16％,充分表明系统处于稳定的短程硝化过程,相对于NOB,AOB已经成为硝化菌群中的优势菌。　　 耦合好氧颗粒污泥工艺与短程硝化技术,在SBR反应器中接种普通活性污泥,以沉降时间为选择要素,逐渐提高氨氮负荷成功培养了以AOB为优势菌的好氧硝化颗粒污泥,其形态近似为球形或椭圆形,平均粒径1.1mm,平均沉降速率为1.9cm·s-1,SVI在18.2-31.4ml·g-1之间,氨氮去除率达95％,亚硝酸盐积累率维持在80％-90％。颗粒污泥形成后,氨氧负荷达到了0.0455kgNH4+-N·(kgMLSS·d)-1。FISH技术对颗粒污泥菌群结构的定量分析表明,AOB占全部菌群的14.9％左右,NOB占0.89％左右。反应初期高FA和反应后期高FNA的共同作用可能是本研究中实现和维持稳定短程硝化的关键。　　 为考察生脱氮过程中活性污泥的硝化活性,建立了一套在线监控、同时反馈SBR工艺活性污泥SOUR的装置与方法,通过考察活性污泥SOUR的变化规律,探讨了以SOUR为参数实现维持短程硝化的可行性。　　 借助SBR工艺在线测量比耗氧速率的方法,考察了活性污泥在有机物降解与氨氧化过程中SOUR的变化规律。结果表明,无论是恒定DO还是恒定曝气量,SOUR曲线上都会出现溶解性COD降解、氨氮氧化和NO2--N氧化(或内源呼吸)3个阶段,硝化结束时,比耗氧速率会大幅下降,指示应停止曝气。恒定DO=1.0mg/L时,异养菌降解COD的比耗氧速率是为0.36 mgO2/(g MLSS·h),氨氧化过程中,硝化细菌的比耗氧速率为的0.18 mgO2/(g MLSS·h),当易降解COD与氨氮同时存在时,异养菌竞争溶解氧相对于硝化细菌会处于优势,导致了先去除COD后氨氧化。通过在线检测SOUR曲线上的特征点,可以准确控制反应进程,将氨氮氧化控制在NO2-阶段,因此以SOUR为参数可以实现短程硝化启动与维持。