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由于废水磷排放对生态环境的危害性与磷资源的稀缺性,废水处理过程中除磷与磷回收至关重要。研究针对高浓度废水生物脱氮系统中非聚磷菌除磷现象机理不明的问题,探究废水生物脱氮系统中磷迁移规律及其微生物作用机制,并研发基于异养硝化的高效、低成本废水生物诱导化学除磷技术。研究在识别了强化生物除磷（EBPR）系统中生物诱导化学除磷效能与途径的基础上,系统地探究了不同废水生物脱氮系统（有机氮水解、硝化、反硝化）中生物诱导化学除磷途径;重点考察了废水异养硝化系统生物诱导化学除磷效能对环境因子的响应规律及其除磷机理;通过对系统中除磷脱氮效能、磷沉淀产物特性、溶液理化特性与微生物群落结构的解析,阐明了生物脱氮过程对生物诱导化学除磷的驱动机制;从微生物胞外聚合物（EPS）的组分含量、化学特性、离子结合性能等角度,揭示了EPS影响生物诱导化学除磷的微观作用机制。此外,以高盐榨菜废水为研究对象,考察了基于异养硝化的废水生物诱导化学除磷技术的实际应用效能与经济性。研究得出的主要结论如下:强化生物除磷（EBPR）系统存在聚磷菌生物除磷途径与生物诱导化学除磷途径协同作用。不同进水钙离子浓度下,EBPR系统PO43--P去除率为96.9-99.1%;钙离子参与了EBPR系统的除磷过程,并显著影响聚磷菌代谢活性与系统中除磷途径。随着进水钙离子浓度增加,系统中化学除磷作用增强,而生物除磷的贡献下降;污泥固相中非磷灰石类无机磷NAIP含量减少,而磷灰石类无机磷（AP）含量增加;聚磷酸盐占比下降,而正磷酸盐占比上升。在高钙离子（160 mg/L）浓度下,系统中形成具有高结晶度的羟基磷灰石,其磷含量为10.04%（质量比）。系统中检测出Candidatus＿Accumulibacter等多种聚磷功能菌属;聚磷菌的厌氧释磷作用促进了磷酸钙和羟基磷灰石沉淀的形成。EPS是生物诱导化学除磷的主要作用区域,其钙、磷含量和磷形态会随着聚磷菌代谢呈现周期性变化。有机氮水解、异养硝化和反硝化过程对生物诱导化学除磷途径具有显著的驱动作用。废水中钙离子与磷酸盐随着生物脱氮过程同步去除;有机氮水解过程、异养硝化过程、缺氧和好氧反硝化过程可以显著促进化学除磷,而自养硝化过程对化学除磷无促进作用。在高钙离子浓度下,有机氮水解、异养硝化和反硝化系统PO43--P去除率分别为95.30%、89.75%和92.93%;而纯化学除磷的PO43--P去除率仅为13.37-20.07%,显著低于生物脱氮系统。生物脱氮过程产生碱度,可提升溶液p H值,促进羟基磷灰石和磷酸钙沉淀的形成,使得磷从液相中去除而迁移至固相中。有机氮水解、异养硝化和反硝化系统中固相磷组分主要为AP,其对应固相总磷（TP）的占比分别为76.19-82.06%、67.81-80.41%和85.86-86.63%,表明生物诱导化学除磷是各脱氮系统中占主导的除磷途径。进水碳氮比、碳源种类和微生物生长方式对异养硝化系统生物诱导化学除磷效能影响显著。随进水碳氮比由10增加至30,系统出水p H值由8.05提升至9.08;然而,在高钙离子浓度下系统PO43--P去除率由89.16%下降至71.23%,固相AP对应TP的占比由61.48%下降至42.88%,表明过高的碳氮比会对生物诱导化学除磷造成不利影响。相比于碳源为淀粉的系统,碳源为乙酸钠的系统具有更高的除磷脱氮效能。相比于活性污泥系统,生物膜系统具有更好的截留磷酸盐和诱导磷酸钙沉淀的特性。活性污泥系统和生物膜系统在低钙离子（55 mg/L）浓度下PO43--P去除率分别为49.36%和60.09%,而在高钙离子（175 mg/L）浓度下PO43--P去除率分别为92.12%和94.17%;各系统固相AP含量分别为10.40-20.02 mg P/g SS和26.16-37.85 mg P/g SS,对应TP的占比分别为67.72-75.38%和64.12-78.81%。异养硝化生物脱氮过程改变溶液理化特性,从热力学上促进了磷酸钙沉淀而驱动生物诱导化学除磷途径;各系统中主要沉淀产物为羟基磷灰石、磷酸钙和碳酸钙。微生物生长方式对沉淀产物特性有显著影响,生物膜系统中形成了具有岩石状晶体结构的沉淀产物,主要分布于生物膜内层,其磷含量为10.42-19.34%,具有良好的磷回收潜力。系统中检测出Paracoccus,Exiguobacterium,Rhodobacter,和Microbacterium等多种异养硝化功能菌属。此外,碳氮比、碳源种类和微生物生长方式对EPS的组分含量与特性影响显著。异养硝化生物膜系统对高盐度具有较强的适应性,而异养硝化活性污泥系统会受到高盐度的显著抑制。在高钙离子浓度下,盐度3%的生物膜系统PO43--P去除率为87.56%;生物膜固相AP含量为21.59-36.55 mg P/g SS,对应TP的占比为71.25-77.27%;主要沉淀产物为羟基磷灰石,呈颗粒状和球状结构,其磷含量为7.41-12.45%。盐度对EPS组分含量和微生物群落结构影响显著;随着盐度的提升,EPS中蛋白质含量增加,而异养硝化功能菌属的相对丰度也增加。微生物EPS在生物诱导化学除磷过程中起到重要作用。异养硝化系统的EPS具有较高含量的谷氨酸、天冬氨酸、葡萄糖和葡萄糖醛酸等单体,以及丰富的羟基、羧基和酰胺基等功能基团。EPS分子可以通过功能基团与钙离子、磷酸根结合,将钙离子优先吸附于分子表面,再通过钙离子的桥连作用截留磷酸根,引发磷酸钙的初始沉淀;EPS中蛋白质组分对钙离子的吸附有较高贡献。EPS分子影响溶液中钙离子和磷酸根的迁移与聚集,为磷酸钙沉淀提供成核位点,并为已形成的磷酸钙沉淀提供保护,促进了生物诱导化学除磷过程。基于异养硝化的生物诱导化学除磷技术可实现高盐榨菜废水的高效、低成本除磷。盐度3%,氮负荷为0.21 g N/（L·d）的榨菜废水异养硝化系统TP去除率为75.13%;污泥固相AP含量为12.61 mg P/g SS,对应TP的占比为61.29%;主要沉淀产物为羟基磷灰石和磷酸钙,磷含量为6.04-9.07%。系统中检测出较高丰度的异养硝化功能菌和反硝化功能菌。采用生物诱导化学除磷技术处理高盐榨菜废水,药剂投加成本较纯化学除磷技术降低了19%。研究阐明了生物脱氮过程对生物诱导化学除磷途径的驱动机制,提出了废水异养硝化系统中氮转化耦合磷迁移的除磷新模式,拓宽了现有的废水除磷理论;揭示了微生物EPS参与生物诱导化学除磷过程的微观作用机制;研发出高效、低成本的基于异养硝化的废水生物诱导化学除磷技术,实现了高盐、高浓度废水可持续处理与资源化利用,为废水除磷与磷回收开辟了新路径,具有重要的理论和实用价值。