当前，我国城市生活污水C/N比较低，可利用碳源较少，大多污水处理厂面临着脱氮碳源不足的问题，而为保证高效的脱氮效率，需投加大量的外碳源，但是这无疑增加了污水处理成本和额外污泥产量。另外，由于各污水处理厂产生大量的剩余污泥，而对其的处置也将大大增加污水的处理成本（占整个运行成本的20%-50%），如何经济有效地处置剩余污泥也成为当前污水处理厂亟需解决的问题之一。本论文就以上两个主要问题，提出了剩余污泥发酵耦合反硝化工艺（sludge Anaerobic Fermentation coupling with Denitrification，SAFD），开发利用内碳源的同时完成污水的脱氮，并实现一定程度的污泥减量。构建起间歇式硝氮型、间歇式亚硝型、连续流式硝氮型、及连续流式亚硝型等4种不同类别的剩余污泥厌氧发酵耦合反硝化系统，重点研究剩余污泥厌氧发酵耦合反硝化工艺的构建、机理、影响因素及工艺应用等等，现取得主要研究成果如下。通过间歇式亚硝型和间歇式硝氮型剩余污泥发酵耦合反硝化系统的构建，研究了在短期内不同电子受体浓度对SAFD系统的影响。对于短期内间歇式亚硝型SAFD系统，从反硝化角度来讲，NO₂--N电子受体浓度为400mg/L，反硝化效果最好，还原NO₂--N总量和单位VSS减量NO₂--N的去除量均为最大；从污泥减量角度来讲，NO₂--N浓度为200mg/L时，取得较好的污泥减量性能。对于短期内间歇式硝氮型SAFD系统，相比NO₂--N型SAFD系统，系统反硝化效果较差，整个系统NO₃^--N为200mg/L时，SAFD系统表现出了较好的反硝化能力及污泥减量能力，以NO₃^--N为电子受体时，要考虑减少投加量或者减小投加频率。构建间歇式SAFD系统，长期考察不同电子受体（NO₂--N电子受体和NO₃^--N电子受体）对于此系统的反硝化能力、污泥发酵产酸能力及污泥减量能力的影响。在剩余污泥发酵原位反硝化系统中，相比NO₃^--N电子受体以NO₂--N作为电子受体，系统可以取得较好的反硝化效果，同时由于厌氧氨氧化反应的存在，系统实现了反硝化与厌氧氨氧化反应的耦合，达到了较好的脱氮效果；在此系统中，多糖和蛋白质产量明显高于NO₃^--N电子受体系统，即污泥的水解发酵能力也较强；同时以NO₂--N作为电子受体可以取得相对较好的污泥减量效果，减量程度达60%。构建连续流式硝氮型SAFD工艺用于处理实际生活污水，主要工艺为“前置UASB+A/O”工艺，在系统稳定阶段，NH4+-N、NO₂--N和NO₃^--N可取得100%的去除，系统具备很强的硝化和反硝化能力；整个试验周期，系统没有任何形式的排泥，反而每天污泥发酵一部分加入的剩余污泥，系统SS没有较大程度的增加，系统污泥减量能力较强；强化UASB系统反硝化能力以及强化A/O系统的硝化能力，为维持此系统稳定脱氮的关键。构建连续流式亚硝型SAFD工艺用于处理高氨氮废水，主要工艺为“A/O+后置UASB”工艺，在UASB系统中能同时实现污泥水解发酵、反硝化以及厌氧氨氧化的优势组合，达到良好的脱氮效果；此系统并没有排泥，同样表现出了良好的污泥减量能力；UASB系统的反硝化能力及厌氧氨氧化能力和A/O工艺短程的实现，为提高整套系统脱氮能力的关键。