好氧氨氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥完全自营养脱氮与传统的硝化反硝化过程相比可以减少60%以上的O₂消耗并且不消耗COD,能大幅减少废水生物脱氮过程的能量消耗和CO₂排放量。论文通过EGSB连续运行试验、SBR反应器间歇实验和显微镜观察法,研究好氧和厌氧氨氧化耦合颗粒污泥限制DO下完全自营养脱氮机理及影响因素;研究添加微量NO₂强化生物反应器完全自营养脱氮特性;研究投加活性炭粉末对反应器内脱氮性能及颗粒化效果的影响。①在EGSB反应器中同时接种好氧氨氧化污泥和厌氧氨氧化污泥进行完全自营养脱氮颗粒污泥的培养,pH控制在7.6～8.0,DO控制在0.6～0.8 mg/L,上升流速为4.2m/h。反应器经过120多天的运行,NH₄⁺-N去除效率达75%,总氮去除效率为52%,总氮去除速率达0.101 kg/（m³·d）。②采用间歇实验研究NH₄⁺-N浓度、DO浓度及pH对颗粒污泥完全自营养脱氮的特性的影响。好氧氨氧化和厌氧氨氧化速率在一定范围内随NH₄⁺-N浓度增加而增加。过高的DO使亚硝酸盐氧化速率升高,厌氧氨氧化受到抑制,反应器总氮去除效率降低,NO₂-和NO₃^-累积;DO较低时,好氧氨氧化速率降低,NO₂-生成速率低,限制了厌氧氨氧化的提高,导致总氮去除速率低,但总氮去除效率较高,NO₂-和NO₃^-积累较少。当氨氮浓度为60mg/L、DO为0.4⁰.6mg/L时,总氮去除速率为27.96 mg/（gMLSS·d）,总氮去除效率为68%。合适的pH有利于提高颗粒污泥的脱氮性能,当pH值为7.8时,总氮去除率达最大值。③采用SBR反应器间歇实验方法,研究微量NO₂对颗粒污泥完全自营养脱氮学特性的影响。无O₂时好氧氨氧化菌的NO₂型氨氧化可用Andrews方程描述,最大氨氮降解速率为5.36 mg/（g·h）。存在O₂时,NO/NO₂形成的NOx循环能强化好氧氨氧化过程,常规好氧氨氧化过程和NO₂强化好氧氨氧化过程同时发生。当DO浓度为1.5～2.0mg/L,NO₂为4.475 mmol/m³时,氨氮降解速率最大值为161.21 mg/（g.h）。④向EGSB反应器中投加活性炭粉末,研究其对反应器脱氮性能和颗粒化效果的影响。投加活性炭后NH₄⁺-N和总氮的去除效率分别达到85%、59%,与未加活性炭时相比有提高;总氮的去除速率达0.10 kg/（m³·d）,与未加活性炭时相比基本相同。未投机活性炭粉末时,污泥颗粒平均粒径主要分布在0.5～1.0mm;投加活性炭粉末提高了完全自营养脱氮颗粒污泥的颗粒化效果,污泥颗粒平均粒径主要分布在0.8～1.2,污泥颗粒的平均粒径增加了33%。