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N2O是一种强有力的温室气体,是大气中仅次于CO2和CH4的温室气体。单位质量的N2O全球增温潜势是CO2的296倍;工业革命后大气中N2O浓度的升高主要是由人类活动造成的,包括污水处理和垃圾填埋等。污水处理厂污水处理过程中大约有0.05%25%的N以N2O形式释放。这使得N元素的环境污染问题由水环境转向了大气环境。生物膜法处理污水以其有机负荷高、氧传输效率高,不产生污泥膨胀,占地面积小等优点受到人们的青睐,近年来以生物膜法为核心的污水处理工艺得到了越来越广泛的应用,其中曝气生物滤池（BAF）工艺最多。但目前,对污水处理中N2O的形成及释放机理的研究主要集中在活性污泥法,对生物膜法中N2O的形成及释放机理研究甚少,主要原因在于生物膜的微观特性较活性污泥更为复杂,且在生物膜相关测试技术上尚不太成熟。微电极技术是一种具有高分辨率的电化学技术,是测定微米级基质浓度微尺度变化的特殊工具。微电极技术的发展为研究生物膜内部结构、微观特性提供了有力的技术保证,在不破坏原有基质的情况下可连续测定基质中的浓度,并且微电极技术已经在污水生物处理、环境分析与监测等多个领域中得到越来越多的研究与应用。以实际生活污水作为试验进水,以小试的升流式BAF反应器为研究对象,采用接种活性污泥法挂膜,反应器挂膜成功后,采用单因素试验研究方法,分别研究了不同DO和不同水力负荷条件下BAF生物脱氮过程中反应器的脱氮效果和N2O释放速率,从宏观角度揭示了DO和水力负荷对N2O产生的影响;并且利用微电极测试技术,深入研究氮元素在生物膜内的形态、迁移变化特征以及不同条件下生物膜的结构与特性,从微观角度探索生物膜内微环境对N2O产生的影响。结合前面两个阶段的研究成果,在BAF典型工况下,研究了BAF沿水流方向生物膜的处理效果及生物膜结构。获得了以下主要结论:（1）DO为6、4、2mg/L时,N2O的释放速率分别为0.03mg/h,0.04mg/h,0.27mg/h。以N2O产生角度和减少能耗两方面考虑,DO为4mg/L是反应器运行的最优工况。（2）水力负荷为9.38m3/m2·d,7.30m3/m2·d,4.82m3/m2·d,N2O的释放速率分别为0.12mg/h,0.04mg/h,0.018 mg/h,水力负荷越高N2O释放速率越快。从控制N2O产生和反应器体积考虑,最优水力负荷为7.30m3/m2·d。（3）不同DO和水力负荷条件下,生物膜内N形态分布不同,生物膜内部微环境表现出明显的差异,而生物膜中NO2-积累是N2O产生的主要原因。（4）BAF沿水流方向生物膜厚度和生物量显著下降,滤层中部是产生N2O的主要场所。