本研究以好氧颗粒污泥对象，对其培养驯化、复合脱氮过程特性、传质及过程动力学进行了系统研究。在此基础上，针对高氨氮冲厕污水特征，通过模拟废水和实际废水试验，建立了以好氧颗粒污泥复合脱氮技术为核心的循环水冲洗生态卫生系统，实现了高氨氮冲厕污水源头无害化和资源化。 主要结果如下： 1．对比研究了活性污泥和厌氧颗粒污泥培养驯化好氧颗粒污泥过程，结果表明，活性污泥颗粒化过程对反应器气体表面上升流速、污泥沉淀时间等工艺条件要求较苛刻，如操作不当，则易发生污泥膨胀现象，导致反应器处理性能下降。厌氧颗粒污泥培养驯化好氧颗粒污泥过程只需保持稳定曝气条件即可，厌氧颗粒污泥经历了形态稳定，污泥颜色和微生物种群逐渐转变的过程，在整个培养转化过程中，污泥理化性状相对稳定，循序实现由接种厌氧颗粒污泥向好氧颗粒污泥的转化，没有明显的阶段性标志。与活性污泥形成的好氧颗粒污泥相比较，厌氧颗粒污泥培养的好氧颗粒污泥结构规则致密、生物量多、沉降性好。 2．单一因素研究结果表明，好氧颗粒污泥亚硝化活性和硝化活性达到最大时所对应的pH值分别为8.0和8.4；综合考虑提高生物脱氮效率和降低能耗等因素，将反应器DO浓度控制在2～4mg／L是实现好氧颗粒污泥高效生物脱氮的最佳选择；30℃时，好氧颗粒污泥脱氮速率最大；好氧颗粒污泥在反应器内的最佳填充率应控制在50％左右，此时反应器单位容积脱氮速率达到最大值。 3．多因素交互作用研究结果表明，根据作用的大小将各影响因素排序，依次为温度、DO、pH、氨氮容积负荷、碱度／进水氨氮浓度，相应的最优水平值分别为：温度30℃、pH8.0、溶解氧浓度2～3mg／L、碱度／NH<,4><+>-N7、进水氨氮容积负荷0.48kgNH<,4><+>-N／（m<3>·d）。在多因素交互作用研究结果的基础上建立了好氧颗粒污泥复合脱氮过程的最优化控制方法，采用该控制方法能显著提高好氧颗粒污泥脱氮性能，使颗粒污泥总硝化耗氧速率（SOUR<，N>）由23.4mgO<，2>／（gMLVSS-h）提高到39.8mgO<，2>／（gMLVSS·h）左右，出水TIN去除率仍稳定维持在90％以上。 4．在影响因素研究结果的基础上，进行了强化好氧颗粒污泥脱氮效能研究，结果发现，当反应器氨氮容积负荷从0.6kgNH<，4><’+>-N／（m<’3>·d）提高至1.2kgNH<，4><’+>-N／（m3.d），反应器出水总无机氮去除率仍然达80％以上，进一步提高氨氮容积负荷会导致总无机氮去除率明显下降，因此，反应器氨氮容积负荷控制在1.2kgNH<，4><’+>-N／（m3.d）为最优状态。高负荷条件下，温度和pH冲击负荷试验结果发现，温度和pH的突变对反应器脱氮性能均造成了较大影响。因此，在工程实际应用过程中，应及时发现环境因素的突变，并加以调整，就能够有效降低冲击负荷对反应器处理能力的影响 5．游离氨吹脱试验结果发现，好氧颗粒污泥对进水氨氮的吸附和生物降解作用较大程度抑制了主体液相游离氨的吹脱逃逸，即使进水氨氮浓度达到500mg／L，相应的反应器容积负荷达到1.2kgNH<,4><’+>-N／（m<’3>·d）时，反应器内总无机氮的去除几乎完全依靠生物反应作用，通过游离氨（FIA）吹脱逃逸方式去除的氨氮量微不足道，完全可以忽略不计。 6．以氨氮总转移系数D<,a>为评价指标，研究了氨氮在好氧颗粒污泥内的扩散性能，并通过试验建立了扩散时间1／D<,a>和扩散速率v<，d>与液相初始氨氮浓度S<，LO>间的关系，其表达式分别为： 1／D<,a>=-0.0003S<，LO><’2>+0.1374S<，LO>+2.9033，R<2=0.9895 ν<，d>=-0.0009S<，LO><’2>+0.3894S<，LO>+14.025，R<’2>=0.9728 7．分析研究了好氧颗粒污泥复合脱氮过程本征动力学，并在Monod方程的基础上建立了过程动力学模型，确定了动力学参数，动力学模型表达式如下：：ν＝2.9S／1.26+S 经试验验证，该模型可信度高，能够准确预测复合脱氮过程特征。同时，对氨氮生物降解速率与扩散速率比较研究发现，氨氮浓度小于25mg／L时，扩散速率低于生化反应速率，此时，整个复合脱氮过程受传质过程限制；当液相氨氮浓度高于25mg／L时，扩散速率超过生化反应速率，且差距逐渐增大，生化反应速率制约了复合脱氮效率的提高，因此，针对高浓度氨氮废水，提高生化反应速率才是强化好氧颗粒污泥脱氮效能的根本途径。 8．处理高氨氮冲厕污水应用研究表明，以好氧颗粒污泥复合脱氮技术为核心的循环水冲洗生态卫生系统从粪便粉碎、固液分离、脱臭、生物降解、净化消毒到再循环使用，在时间和空间上实现了连续的、系统化和资源化处理，突破了传统冲水式厕所对清洁水的依赖性，实现了冲厕污水源头无害化和资源化，满足了生态环境可持续发展的要求。