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该研究的目的在于系统地考察控制同步硝化反硝化现象发生的环境因素、工艺过程及其机理.所谓同步硝化反硝化现象,即在废水处理工艺的单元内,同时发生了硝化和反硝化现象,使得氮的污染物得以转化为无害的N2而被去除.报道认为,同传统的脱氮工艺相比,同步硝化反硝化脱氮(SND)工艺具有减少反应设备的数量或尺寸,简化工艺流程,降低好氧量和碱度的消耗,减少或不需要外源性碳源等优点,因而可用于现有活性污泥系统的升级改造以强化N的去处效果.该研究采用人工配水,在间歇式活性污泥工艺中通过对比试验系统地考察了DO浓度、C/N比、泥龄、污泥粒径、PH值等控制同步硝化反硝化现象发生的影响因素,研究表明,溶解氧浓度、C/N比和污泥泥龄是影响SND脱氮效果的关键因素.试验通过活性污泥法和生物膜法两种方法探讨了SND工艺的实现方法,研究表明,两种系统均可实现系统内部的同步硝化反硝化脱氮,但活性污泥法低氧曝气SND脱氮工艺由于自身运行的特点导致系统内部的硝化和反硝化速率都不是系统所能达到的最大值,增加了完成反应所需要的水力停留时间,且存在污泥膨胀问题.文中以低氧曝气SND脱氮工艺与A/O法脱氮工艺的案例比较说明了上述试验结果,否定了文献报道中所述的采用低氧曝气SND工艺与传统脱氮工艺相比可以节约反应器的容积和节约曝气量的说法,这也是本文的创新点之一.鉴于活性污泥法低氧曝气SND脱氮工艺存在的问题,提出了采用生物曝气滤池工艺来克服上述活性污泥法存在的问题,实现SND脱氮.试验得到以下结论:一、低氧间歇式活性污泥系统发生SND的最佳脱氮条件为:DO浓度为0.60mgO2/1左右、碳氮比约为10.0、污泥泥龄大于8天.二、试验测得系统内硝化速率和反硝化速率随DO变化的规律如下:系统的硝化动力学方程式为:-d[NH4+]/dt=8.12[DO]/0.79+[DO]系统的反硝化动力学方程式为: -d[NOx-N]/dt=7.75 0.45/0.45+[DO]三、试验表明,在试验范围内,碳氮比越高,SND脱氮的效果越好.发生同步硝化反硝化时,反硝化反应产生的碱度将随时部分补充硝化反应消耗的碱度,使得PH值在脱氮过程中的降低过程得到缓冲.泥龄对SND的影响主要表现在对硝化过程的影响上.当污泥的泥龄超过8天时,系统得到较为满意的硝化效果.随着泥龄的增长,系统内的污泥浓度随之增加.四、在测定的SND最佳运行工况条件下,低氧间歇式活性污泥系统具有较好的同步硝化反硝化脱氮效果.试验过程中COD进水容积负荷约为0.6kgCOD/(m3·d),COD的平均去除率为91％.氨氮的容积负荷约为0.048~O.072kgNH3-N/(m3·d),氨氮的平均去除效率达到76％,TN的平均去除率亦达到60％.五、该文丛微环境理论和生物化学的角度揭示了水处理过程中各影响因素导致质与量变化的辨正关系,加深了对SND脱氮的机理的认识.六、在生物膜系统内可以实现较好的SND脱氮效果.水力停留时间、DO对于生物膜系统内SND脱氮的去除效率有直接影响.生物膜系统发生SND脱氮的最佳DO值在2.0mg/1左右.在试验的测定范围内,COD的平均去除率大于86％,NH3-N的平均去除率为79~84％,TN的去除率约为72％.填料高度对去除效果有很大的影响,最上层32cm厚的填料对污染物的去除效果最好,系统内部没有NOx-N大量积累,说明系统内部发生了SND脱氮现象.生物膜系统的操作简单,系统运行稳定,处理效率高,不存在污泥的膨胀等问题,对一定规模的污水处理厂而言,具有较大的技术优势.