本研究针对钢铁工业中一种低浓度含氮废水的脱氮提出了异养反硝化-自养硝化-硫自养反硝化的组合技术。本研究首先针对三组反应器分别以模拟废水完成启动过程;然后对异养反硝化段和自养硝化段的潜在影响因素进行了分析;通过将三段连接,完成反应器的运行过程,并证明该方法的可行性;在稳定运行的基础上,对各反应器基质降解动力学特性进行了分析。本研究首先通过接种活性污泥和反硝化污泥成功启动了异养反硝化反应器。在此过程中保持HRT为4小时,历时24天,硝氮去除率达到80%以上,出水硝氮维持在2 mg/L左右。针对可能对反硝化产生影响的因素,本研究在不同进水浓度下进行了探究。对于C/N比,硝氮的去除效果随C/N比的增大而增强,但在中浓度和高浓度条件下,过高的C/N比对硝氮去除表现出了抑制;对于HRT的缩短,短期内均表现出去除率的迅速减小,长期运行后均可恢复;对于COD类型,甲醇对反硝化的帮助最小,葡萄糖与乙酸钠差别不大;对于进水氨氮,只在进水硝氮较高时表现出了对反硝化的抑制。在运行过程中,通过缩短HRT的方式提高反应器的负荷,实现了反应器的最大进水负荷。在HRT从4小时减小到2小时在减小到1小时的过程中,系统出水硝氮在短期上升后均可恢复至5 mg/L以下。而当HRT缩短至0.5小时后,出水硝氮维持在9 mg/L。为了减轻硫自养反硝化段的压力,选择将HRT维持在1小时,在保证效率最快的同时使出水硝氮减少至5 mg/L以下。在稳定运行的基础上,建立了反硝化反应器的基质降解动力学模型。在异养反硝化完成预处理脱硝后,本研究通过接种好氧活性污泥成功启动自养硝化反应器。在此过程中保持HRT为4小时,历时25天,氨氮去除率达到90%以上,出水氨氮维持在1 mg/L左右。针对可能对自养硝化产生影响的因素,本研究同样在不同进水浓度下进行了探究。对于HRT的缩短,短期内均表现出去除率的迅速减小,长期运行后在低浓度和中浓度进水条件下均可恢复,而在高浓度条件下当HRT减小到1小时后出水水质维持在20 mg/L无法恢复;对于COD浓度,在三个浓度条件下,氨氮的去除效果随进水COD浓度的增大而迅速减弱;对于COD类型,甲醇对硝化反应的抑制最小,乙酸钠抑制效果最严重;对于进水硝氮,在三个进水条件下均没有表现出对氨氮去除的抑制。在运行过程中,通过缩短HRT的方式提高反应器的负荷,在保证出水水质的前提下得到了反应器的最大进水负荷。在HRT从4小时减小到2小时在减小到1小时的过程中,系统出水氨氮在短期上升后均可恢复至1 mg/L以下。而当HRT缩短至0.5小时后,出水氨氮迅速上升至20 mg/L以上,并且短时间内无法恢复。长期运行后降低至7 mg/L左右。为了保证尽可能低的出水氨氮浓度,选择将HRT调回在1小时,在保证效率最快的同时使出水氨氮基本维持在1 mg/L以下。在稳定运行的基础上,建立了自养硝化反应器的基质降解动力学模型。完成硝化段探究后,通过将活性污泥接种到硫单质上成功启动硫自养反硝化反应器。在此过程中保持HRT为4小时,历时7天,硝氮去除率达从76%提高至到94%,出水硝氮维持在1 mg/L左右。在运行过程中,通过缩短HRT的方式提高反应器的负荷,实现了反应器的最大进水负荷。在HRT从4小时减小到2小时在减小到1小时的过程中,系统出水硝氮在短期上升至13 mg/L左右。而当HRT调回至2小时后,出水硝氮迅速降低并维持在4 mg/L。为了快速脱硝,选择将HRT再次调回并维持在1小时,在保证效率最快的同时使出水硝氮维持在15 mg/L以下,可以保证出水总氮不高于20 mg/L。通过将进水更换为硝化段出水,并维持系统脱氮稳定,使异养反硝化、自养硝化和硫自养反硝化技术组合的可行性得到验证。在稳定运行的基础上,建立了反硝化反应器的基质降解动力学模型。