相比传统的生物脱氮工艺,将微生物制作成包埋菌颗粒投入反应器,可以有效的维持反应器内生物量,防止微生物的减少散失,提高反应速率,已逐渐成为研究的热点。本文运用包埋固定化技术将硝化污泥与厌氧氨氧化菌固定于载体内,对包埋菌颗粒的NH₄⁺-N吸附,连续流条件下短程硝化反应器的启动以及连续流条件下短程硝化厌氧氨氧化一体化（Simultaneous partial nitrification anammox,SPNA）反应器的启动进行了研究。对包埋菌颗粒NH₄⁺-N吸附的研究实验采用水性聚氨酯（Waterborne polyurethane,WPU）制作硝化污泥包埋菌颗粒,同时对比无污泥空白包埋菌颗粒,研究不同初始氨氮浓度、pH、温度、盐度等对包埋菌颗粒NH₄⁺-N吸附性能的影响;通过吸附动力学、吸附热力学、吸附等温线以及内扩散模型的数据拟合,对包埋菌颗粒NH₄⁺-N吸附的过程机理进行解析。实验结果表明,硝化包埋菌颗粒的吸附容量大于空白包埋菌颗粒;随着初始氨氮浓度的升高,包埋菌颗粒的平衡吸附容量增大,同时随着时间的增长,吸附容量呈现先升高后降低最终逐渐达到平衡的过程;中性条件（pH=7）下包埋菌颗粒NH₄⁺-N吸附性能最好,而温度和盐度的升高会抑制NH₄⁺-N的吸附;热力学分析表明该吸附过程是一个放热的过程,吸附等温线显示包埋菌颗粒的NH₄⁺-N吸附过程同时符合Langmuir和Freundlich等温式,在高能量水平上显示为多层吸附,在低能量水平下显示为单层吸附;包埋菌颗粒的NH₄⁺-N吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,表明NH₄⁺-N与包埋菌颗粒表面存在化学基团的相互作用。对连续流条件下包埋菌颗粒短程硝化反应器的启动研究是针对现有包埋菌颗粒在连续流条件下研究的不足,以WPU作为包埋材料,添加硝化污泥来制作包埋菌颗粒,调控反应器温度为25oC、DO为1.8 mg/L,HRT为6 h,在连续流的条件下逐步提高进水的NH₄⁺-N浓度,运行70 d后短程硝化反应器被成功启动,其亚氮积累率达到96.94%。通过调节曝气量,探讨不同DO浓度条件下对包埋菌颗粒短程硝化稳定性的影响。实验表明当DO达到4.5 mg/L时,反应器内亚氮积累率仍然维持在79.23%,表现出对DO良好的耐受性。经过高通量测定对反应器启动前后包埋菌颗粒的微生物的分析,表明本实验中起短程硝化作用的主要是Nitrosomonas属,经过长期的运行,反应器内生物多样性及群落丰富度均呈现降低的趋势,表明人为干预的运行方式对功能菌有选择性作用。对连续流条件下包埋菌颗粒短程硝化厌氧氨氧化一体化反应器的启动研究是针对低基质城市污水水质特点及传统生物脱氮技术存在的诸多问题,把包埋固定化技术与SPNA相结合,调控反应器温度为25oC、DO为1.8 mg/L、HRT为2 h,连续运行42 d后实现反应器的稳定运行,其氨氮去除率达到了87.83%。通过对实验数据的相关性拟合,确定NH₄⁺-N在硝化污泥包埋菌颗粒内有效扩散系数为0.313×10^-9m²/s;在厌氧氨氧化包埋菌颗粒内的有效扩散系数为0.562×10^-99 m²/s。在包埋菌颗粒内的扩散系数约为纯水中的15.97%和28.67%,造成这种现象主要是因为包埋菌颗粒存在阻碍效应和排斥作用。