本文采用亲水性玻璃态单体，应用辐射技术制备生物相容性高分子共聚物载体，采用固定化细胞增殖技术固定氨氧化细菌，以流化床为生物反应器，采用SBR运行方式对人工配制含氮废水进行短程硝化试验。从固定化氨氧化细菌短程硝化反应器的启动过程、运行特性、稳定性和动力学模型等方面，进行了系统深入的研究，得到以下结果：　　 (1)研究了固定化氨氧化细菌短程硝化的启动过程。结果表明，固定化载体比重较小，选用三相流化床作为反应器，启动容易，流化状况好，不需要脱膜设备。随着反应器运行时间的延续，载体的物理特性不断发生变化。短程硝化启动过程中，氨氮去除率可达98％以上，亚硝化率可达94％，该方法具有启动速度快，亚硝化程度高，容易控制等优点。　　 (2)研究状态参数对固定化氨氧化细菌短程硝化的影响程度。试验结果表明，利用固定化氨氧化细菌进行含氮废水短程硝化时，最适宜的温度、pH值分别是30℃和8.5，系统适宜的溶解氧浓度为4.03 mg/L。该系统在维持废水中足量的碱度条件下，可以在常规温度和较宽的pH范围内实现亚硝酸盐积累。溶解氧浓度的变化对亚硝化率影响不大，可以在保持高的氨氧化速率的前提下实现高的亚硝酸盐积累率。灵敏度分析结果表明，状态参数对固定化氨氧化细菌短程硝化过程的氨氧化速率影响存在明显差异，从大到小依次是：pH值、温度、碱度、DO。　　 (3)研究了固定化氨氧化细菌短程硝化反应器的稳定性。　　 考察了固定化氨氧化细菌短程硝化反应器抗氨氮冲击负荷的稳定性。试验结果表明，反应器抗氨氮负荷冲击的能力强、稳定性良好。系统可以根据进水氨氮浓度的交化，通过适当的调整水力停留时间HRT来优化系统的运行。　　 考察了固定化氨氧化细菌短程硝化反应器抗游离氨(FA)的稳定性。试验结果表明，当游离氨(FA)浓度大于9.1 mg/L时，对氨氧化细菌会产生抑制，但游离氨(FA)浓度对亚硝化率的影响不大，在高浓度游离氨(FA)使得氨氧化细菌活性受到抑制情况下，仍能保证出水亚硝酸盐的高比例。　　 考察了固定化氨氧化细菌短程硝化反应器抗有机物干扰的稳定性。试验结果表明，低分子有机物的存在可能对氨氧化细菌的活性具有一定促进作用，有机物对固定化氨氧化细菌的短程硝化的亚硝化率基本不产生影响。实验用的氨氧化细菌既能以氨为电子供体，以氧为电子受体进行好氧呼吸；在低溶解氧条件下(载体内部缺氧环境)以亚硝酸盐作为电子受体，有机物作为电子供体进行厌氧呼吸。　　 (4)研究了稳态条件下固定化氨氧化细菌短程硝化反应器的动力学模型。　　 研究了固定化氨氧化细菌短程硝化的反应速度和和反应级数。结果表明，固定化氨氧化细菌短程硝化过程遵循零级和一级反应动力学方程，利用固定化氨氧化细菌降解氨氮过程，氨氮初始浓度对降解速度有一定影响。　　 研究了固定化氨氧化细菌短程硝化反应的扩散-反应模型。在建立了包括物质传质和催化反应的动力学模型的基础上，通过模型方程的推导验算结果表明，在固定化氨氧化细菌短程硝化过程中，模型的内扩散系数η都接近于1，短程硝化过程中内外扩散的影响可忽略不计，短程硝化速率受化学反应控制。固定化氨氧化细菌的短程硝化动力学实验所得动力学参数，即为本征动力学参数。　　 研究了固定化氨氧化细菌降解氨氮动力学过程和模型，并采用实验数据对动力学模型进行拟合与参数估值。结果表明，描述细胞反应动力学的Monod方程，在一定的条件经过数学处理和适当修正后，可直接应用于固定化氨氧化细菌降解氨氮的短程硝化的无抑制的动力学过程，测定了氨氮最大去除速率Vmax和饱和常数Ks。当进水氨氮浓度为25.81mg/L时，Ks=45.87mg/L，Vmax=37.74mg/L/h；当进水浓度为51.09mg/L时，Ks=149.25mg/L，Vmax=61.22 mg/L/h。采用固定化氨氧化细菌实现短程硝化过程，高浓度氨氮会对氨氧化细菌活性产生抑制，氨氮浓度对氨氧化细菌反应速率的影响可用Haldance模型表示，其动力学常数Vmax=20.87mg/L/h，Ks=65.16mg/L，KI=603.93mg/L。在短程硝化过程中，亚硝酸盐氮是氨氧化细菌的产物，同时高浓度的亚硝酸盐氮也会对氨氧化细菌的活性产生抑制。固定化氨氧化细菌短程硝化反应产物抑制的动力学可以用Yano模型表示，其动力学常数Vmax、Ks和KI分别为26.3mg/L/h、57.9mg/L和237.9mg/L。　　 研究了固定化氨氧化细菌短程硝化模型的准确性。从统计学检验结果来看，在忽略内、外扩散影响的条件下，采用Monod、Haldance和Yano模型分别来描述固定化氨氧化细菌短程硝化过程中无抑制过程、底物抑制过程和产物抑制过程是合理的。从间歇试验结果来看，动力学模型的计算值与实验值吻合良好，所建模型和参数估值具有较高的准确性。