同步硝化反硝化（SND）是废水处理中的新型生物脱氮工艺，和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势。本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器，研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况。结果表明，在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化，通过提高进水COD负荷和C:N比，降低溶解氧(DO)浓度，同时增加填料床层孔隙率，可以改善SND效果。当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86kg·(m3·d)-1和0.10kg·(m3·d)-1，且填料床层孔隙率为81%时，COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%，实现了COD和TN的同步高效去除；同时，微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%。此外，生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化，与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致。由于同步短程硝化反硝化阶段进水COD负荷、C:N比和总氮负荷与SND运行性能提高阶段相似，所以将同步短程硝化反硝化阶段与SND运行性能提高阶段作对照。结果表明，当进水COD负荷和总氮负荷分别为0.56kg·(m3·d)-1和0.101kg·(m3·d)-1，通过控制曝气量使反应器内的DO浓度维持在1.2mg·L-1左右，反应器中出现亚硝酸盐积累现象，COD和总氮的去除率分别为89.5%和58.3%，可在微气泡曝气生物膜反应器内实现同步短程硝化反硝化。DO浓度和DO在生物膜内的扩散传质均是影响同步硝化反硝化重要的因素，只有硝化作用和反硝化作用同时得到提高，同步硝化反硝化作用才能显著提高。