传统生物脱氮工艺污水处理厂出水中总氮浓度较高,难以满足日益严格的污染物排放标准,因此对老旧污水厂进行提标改造,使出水达标势在必行,常用的改造方式有外加碳源和分段进水工艺。本论文采用SBR小试装置,以模拟生活废水为研究对象,在反应器正常启动后开展了外加碳源和分段进水工艺的研究。分别考察了设置前置和后置两种独立反硝化阶段中外加碳源种类和碳氮比对脱氮效果的影响。对SBR反应器进行分段进水工艺改进,进行了2段式进水模式下不同分段比例和进水碳氮比下脱氮效果的比较。利用驻厂氧化沟小试装置,以实际生活废水作为处理对象,开展了小试装置的模拟启动运行,研究了缺氧阶段外加碳源种类对脱氮效果的提升作用,并在试验过程中结合了荧光光谱分析技术。通过试验取得了以下结果:1.在SBR反应器曝气阶段后增加后置缺氧反硝化阶段,可以明显提高总氮去除率。反硝化细菌对内碳源的利用效率低,在缺氧阶段开始时投加外碳源以补充反硝化所需,可增强反硝化脱氮效果。分别投加等浓度的蔗糖、乙酸钠和复合碳源作为外碳源时的总氮去除率分别为55.7%、94.6%和96.6%。以乙酸钠作为反硝化碳源,投加量以使进水COD/N值达到5:1以上时,系统脱氮效果最好。采用前置反硝化工艺时,SBR反应器只能降解上一循环剩余上清液内硝酸盐氮,原水中有机物用于反硝化作用的比例低,对于本循环进水中的氮素污染物的实际脱除效果提升不明显。2.SFSBR反应器在进水分段数为2,采用5:5的分段进水比例时出水中硝酸盐氮浓度为22.7mg/L,低于7:3的进水比例时的出水。进水COD/N值与脱氮效果研究结果表明:进水COD/N值越高,能够提供给反硝化阶段使用的碳源越多,硝酸盐氮去除率越高。进水碳氮比在5:1以上时,2段式等量进水SFSBR工艺能够取得较好的脱氮效果,出水中总氮去除率可以提高到78.3%,当实际进水碳氮比低于5时,在缺氧阶段投加外加碳源,能显著增强脱氮效果。3.采用小试装置模拟氧化沟工艺处理实际生活污水,采取间歇曝气模式可在时间上实现缺氧-好氧交替,实现氧化沟工艺的模拟。在缺氧段投加外碳源时,总氮平均去除率由传统氧化沟的47%提高到80%以上,以乙酸钠作为外加碳源时,总氮去除率高达86.4%,显著提升了传统氧化沟工艺的脱氮能力。4.微生物在降解有机物过程中产生的代谢产物以及微生物衰亡释放的胞内物质会导致荧光强度的变化,利用三维荧光光谱技术可以直观反映出污水厂进出水中有机物浓度。荧光区域积分法分析法的结果表明:类胡敏酸荧光物质浓度在生物处理阶段升高,在沉淀阶段降低;污水中类蛋白质荧光区域积分值与COD值有很好的相关性;类蛋白质与类胡敏酸区域积分值之比(R_p/R_f)可以作为评价污水厂有机物处理效率的指标。