随着社会经济的迅速发展,水环境中氮污染问题日益严重。生物脱氮技术因具有经济、适应范围广等优点,成为废水脱氮的首要选择。生物脱氮对削减污水中的氮排放发挥了无可替代的作用,但同时,污水的生物脱氮过程中会产生大量具有强烈增温效应的N₂O,对地球环境带来不可忽视的潜在威胁。因此,如何最大程度的发挥生物脱氮的正面作用、尽可能减少N₂O的产排,是目前研究的热点和重点。酶的催化是污水生物处理过程中影响N₂O产生的关键,其活性决定了N₂O的产生路径及其释放量。深入的了解外部环境条件与N₂O产生酶的活性变化规律,就能够找到减少、进而控制N₂O产生的办法。因此,面临日益严峻的温室气体减排压力,深入研究生物脱氮过程中N₂O的产生机理,并揭示其影响因素及控制策略显得非常有必要。本论文在缺氧-好氧SBR生物脱氮系统中研究了与N₂O产生有关的关键酶HAO和NOR的提取方法,并优化了测定酶活性的方法。在此基础上,研究了不同C/N比和曝气量下,N₂O的释放和HAO酶活性的变化。通过分析阐述了不同环境下HAO、NOR与N₂O释放之间的关系。论文主要研究内容及结果如下:1.考察了破壁方法、压力、次数及裂解液用量对活性污泥粗提液中DNA含量的影响,对粗酶提取技术及测定酶活性的方法进行了优化,结果表明:（1）压力破壁比超声破壁效果好,破壁压力、次数及裂解液用量对脱氮活性污泥粗提液中DNA、HAO酶活力及其酶比活力均有极其显著的影响（P<0.01）;（2）为了获得比较高的酶活性,选择使用2 mol/L HCl溶液当作反应终止试剂,受体供体比选用1:1;（3）综合对DNA含量、酶活力及酶比活力的考虑,在110 MPa下,加裂解液5 mL及破壁2次更适合污水生物处理中HAO的研究,既节省时间,又能较好的保持酶活性;（4）在测定NOR酶还原活性时,加热过的试样酶活性比原试样酶活性要高（P<0.05）。2.通过研究不同曝气量下硝化过程N₂O的产生和HAO活性的变化,确定了不同曝气量条件下N₂O的主要产生过程,并阐明了HAO活性与N₂O释放量之间的内在关系。结果表明:（1）曝气量对硝化与反硝化中HAO活性都有不同程度的影响,进而导致N₂O释放的阶段不同;（2）当曝气量较低时（0.6 L/min）,硝化与反硝化阶段产生的N₂O与HAO活性有关,而在较高曝气量（0.8和1.0 L/min）下,反硝化阶段产生的N₂O与HAO活性无关;（3）当曝气量为0.6 L/min时,系统释放的N₂O量远大于其他曝气量,其原因在于系统中发生了好氧反硝化作用,好氧阶段释放的N₂O则是HAO催化作用的结果;（4）好氧阶段的曝气量越低,对TN的去除率就越高,但N₂O的释放量会增加。3.研究了不同C/N比条件下A/O SBR生物脱氮系统中反硝化过程N₂O的主要产生环节,考察了C/N比对影响N₂O释放的HAO、NOR酶的活性及N₂O主要产生过程的影响规律。结果表明:（1）C/N比过高或过低,对TN的去除率均不高,还会释放出更多的N₂O;（2）尽管缺氧段HAO的活性要高于好氧段,这个阶段产生的N₂O与HAO酶没有关联;好氧段N₂O的产生与HAO有关。（3）当C/N比为3.5和9.3时,HAO的活性明显高于C/N比为6.5时的HAO活性,与之对应的N₂O释放量也较高。在高C/N比（9.3）条件下好氧段N₂O释放量较高的原因可能是高C/N比下HAO催化活性较高氧化羟胺生成更多的N₂O,或是异养硝化菌硝化反硝化产生更多的N₂O;（4）在C/N比为3.5和9.3时NOR的还原活性均明显高于C/N比为6.5时的NOR还原活性。（5）在C/N比9.3下,NOB Nitrospira丰度较3.5和6.5下的低,这可能导致在C/N比9.3的条件下NO₂^-氧化速率降低,NO₂^-积累进而在低DO下发生AOB反硝化产生较多N₂O。C/N比为3.5下反硝化细菌红细菌属（Rhodobacter）和黄杆菌属（Flavobacterium）菌和C/N比9.3下反硝化细菌假单胞菌（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）菌的丰度增加,这些菌与N₂O产生量增多及HAO、NOR活性升高具有同步性,表明其与N₂O的产生有着一定的关联。研究分析得出,无论C/N比高还是低,在好氧段DO较高下,缺氧段的微生物胞内HAO酶与N₂O的产生无关;好氧段的微生物胞内HAO酶活性较高,NOR活性相对弱,NH₂OH氧化快,容易产生NO₂^-的积累,HAO催化NH₂OH和NO₂^-反应以及非生物化学反应是N₂O产生的重要根源。在好氧段DO不足的条件下,无论缺氧段还是好氧段微生物胞内的HAO酶均与N₂O的产生相关。由于NOB代谢活性在好氧曝气初期会受到抑制,使得NOR酶的活性受到影响,N₂O主要是NO₂^-经由AOB进行反硝化反应而产生。研究认为,合理调控进水的C/N比及好氧段DO水平,既可以节约能耗,也有助于减少N₂O的产生。