随着我国社会的不断发展和人民生活水平的不断提高，水体的氮元素污染问题日益严重。传统的生物脱氮工艺具有污泥产量大，运行费用高，占地面积大，基建费用高等缺点。近年来，研究人员积极开展新型脱氮工艺的研发和对传统生物脱氮工艺的改进，短程硝化反硝化生物脱氮工艺由于节能、节约碳源、缩短水力停留时间和减少剩余污泥排放量等优点而颇受重视。本研究在对短程硝化进行试验研究的基础上，建立了适用于描述SBR短程硝化反硝化脱氮工艺的模型，并利用模型对短程硝化的实现、破坏及稳定过程进行了模拟和理论分析。主要得出以下结论：（1）本研究采用高温（32℃）、高pH值（8.0～8.7）和低曝气量（25L/h）的策略实现了短程硝化反硝化脱氮工艺的快速启动，SBR反应器经历了短程硝化从实现到破坏的过程，亚硝态氮积累率从80%下降至接近于零。试验证明过度曝气容易引起短程硝化向全程硝化转化。（2）为避免过度曝气现象的出现，试验对SBR反应器的运行工况进行了调整。在增加反应器运行周期的同时，缩短单个周期的曝气时间，使得氨氮在曝气阶段不能够完全转化。经过约30d的培养驯化，SBR反应器内氨氮去除率和亚硝态氮积累率均达到80%并能够稳定运行。将反应器的曝气量增大至37.5L/h后，氨氮去除率达到了90%以上并能够稳定运行。（3）选用活性污泥数学3号模型（ASM3）作为基础模型，经过修正和校正之后，建立了一个适用于描述SBR短程硝化反硝化脱氮工艺的模型。利用MATLAB软件编程，将模型应用于对硝化阶段实测数据的拟合，取得良好的模拟效果。（4）利用模型对快速启动时短程硝化的实现过程进行了模拟。模拟结果表明：在高温、高pH值和低溶解氧的环境下，随着运行周期的增加，亚硝化菌（AOB）生长繁殖迅速，而硝化菌（NOB）由于对溶解氧的竞争力不足，生长受到抑制，这有利于短程硝化反硝化的实现。（5）利用模型对快速启动时短程硝化的破坏过程进行了模拟。模拟结果表明：反应器在氨氮转化完全后，如果不停止曝气，NOB会将亚硝态氮迅速转化为硝态氮并且快速增殖。随着运行周期的增加，NOB的数量不断增加，最终导致短程硝化向全程硝化转化。（6）利用模型对溶解氧做单因素影响分析模拟，模拟结果表明：仅靠控制溶解氧来实现短程硝化反硝化，需严格控制曝气量，曝气量不足或者过量都不能达到理想的运行效果。然而实际工程当中，污水水质很容易出现波动，因此，即使将曝气量控制在理想值，水质的变化还是会使得短程硝化反硝化的理想运行状况难以维持。（7）利用模型模拟实时控制对短程硝化的影响，并将其与定时控制模式进行对比。对比结果表明：在实现短程硝化稳定运行的效果方面，实时控制模式的确优于定时控制模式。实时控制模式对溶解氧的控制要求并不严格，只要准确把握氨氧化过程结束的时间点，短程硝化反硝化脱氮工艺的理想工况是较容易实现并稳定运行的。（8）在定时控制模式和实时控制模式的模拟过程曲线图中，我们均发现一个规律：曝气量越大，同步硝化反硝化现象越不明显。为了优化短程硝化反硝化脱氮工艺，便于实现同步硝化反硝化，我们建议采用实时控制和低溶解氧相结合的控制策略来实现短程硝化反硝化脱氮工艺的稳定运行。