自养脱氮技术在厌氧氨氧化菌（Anammox）被发现后有了新的进展。该工艺可直接将氨氮和亚硝酸盐转换为氮气，节省曝气能耗;而且厌氧氨氧化菌为化能自养型微生物，不需要有机碳源为电子供体。　　目前厌氧氨氧化技术主要应用在高温高氨氮废水处理领域。在常温条件下应用厌氧氨氧化处理氮浓度较低的城市污水还面临诸多挑战。主要因为城市污水的氨氮浓度较低同时温度也较低，短程硝化反应难以稳定实现。但随着实际厌氧氨氧化工程的应用和厌氧氨氧化生物膜技术的研究不断发展，使得应用厌氧氨氧化技术处理城市污水成为可能。城市污水的总量巨大，进行处理费用也高。城市污水短程硝化-厌氧氨氧化一体化工艺更深入的研究与应用，可降低城市污水处理能耗，并且污水中全部有机物在污泥厌氧消化后产生甲烷并驱动发电机，降低能量的外部需求，提高污水处理厂的能源自给率，对污水行业向低耗节能方向发展过程中起到积极的影响。　　为促进厌氧氨氧化工艺在城市污水处理中的应用，特别是在常温、中低温情况下的应用，本论文基于以前的研究，集中研究常温、中低温条件下城市污水短程硝化-厌氧氨氧化一体化工艺可行性与自养脱氮除磷性能，利用序批式反应器SBR(120L)和序批式生物膜反应器SBBR(120L)的组合工艺处理低C/N城市污水，从而实现低能耗处理城市污水;并对基于传统A2O工艺和基于一体化厌氧氨氧化工艺的城市污水处理厂进行了物质平衡与能耗分析，从而在一定程度上推进城市污水自养脱氮除磷技术在未来的应用。　　在常温条件下，原水先进入SBR反应器，通过厌氧-好氧交替运行实现高效除磷，其出水进入SBBR反应器进行强化脱氮处理。SBBR反应器通过接种短程硝化污泥和厌氧氨氧化生物膜，控制适宜溶解氧(DO)浓度，实现全程自养脱氮。系统稳定运行期间，原水COD浓度206mg/L，总氮为51.52mg/L，磷酸盐为4.09mg/L，出水的总氮和磷酸盐分别为10.7mg/L和0.17mg/L。利用该组合工艺处理低碳氮比(C/N=4)城市污水，不外加碳源条件下，出水氮磷均可到达一级A标准。进一步分析表明，系统稳定运行的关键在于维持SBBR反应器合理的DO浓度(0.2-0.5mg/L)，持续抑制亚硝酸盐氧化细菌的增殖，避免硝酸盐的积累。　　在中低温条件下的系统稳定运行期间，原水COD浓度205mg/L，总氮为54.38mg/L，磷酸盐为4.50mg/L，出水的总氮和磷酸盐分别为12.1mg/L和0.25mg/L。在中低温改变运行方式条件下的系统稳定运行期间，原水COD浓度320mg/L，总氮为54.41mg/L，磷酸盐为6.08mg/L，出水的总氮和磷酸盐分别为7.0mg/L和0.28mg/L。利用该组合工艺处理低碳氮比城市污水，不外加碳源条件下，中低温条件下两种运行方式出水氮磷均可到达一级A标准。中低温运行方式下SBBR反应器生物膜上厌氧氨氧化菌为“Candidatus Brocadia”这一类属菌。SBBR反应器生物膜上AOB菌为“Nitrosomonas europaea”和“Nitrosomonas eutropha”这2类混合菌种。SBBR反应器内持留的高浓度厌氧氨氧化细菌和氨氧化细菌是反应器高效稳定运行的主要原因。　　基于小试和示范工程的试验研究结果，对基于一体化厌氧氨氧化工艺的城市污水处理厂进行了综合分析和评价。首先针对主要污染物质进行物质平衡分析，结果表明与传统A2O城市污水处理工艺技术相比，基于厌氧氨氧化工艺的污水处理厂能在保证出水总氮达一级A排放标准的同时，有机物回收量增加1倍。本文进一步考察了厌氧氨氧化工艺对城市污水处理厂能耗的影响。曝气能耗的降低和厌氧消化工艺中甲烷产量的提高，使得城市污水处理厂的理论能量自给率达到90％。物质平衡分析和能耗分析表明，厌氧氨氧化工艺提高污水厂能量自给率的关键在于实现了污水中有机物和氮污染物去除的分离。　　基于SBR+SBBR短程硝化-厌氧氨氧化一体化组合工艺处理常温、中低温城市污水时均达到良好的脱氮除磷效果，同时基于小试和示范工程的试验数据分析表明城市污水处理厂的理论能量自给率达到90％。厌氧氨氧化处理城市污水的综合评价，除了污染物去除和能耗外，还应该进一步分析资源回收和温室气体排放。城市污水厌氧氨氧化工艺虽然理论上可以节省能耗，但是仍需要进一步的深入研究。