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在环境污染问题逐渐突出和能源危机日益严重的大背景下，传统城市污水处理厂作为高能耗企业受到了人们极大的关注，在保证污水处理效果的前提下，通过革新污水处理技术可降低水处理能耗，减少水处理费用。短程生物脱氮技术是一种新型的生物脱氮技术，在提高污水生物脱氮效率、节省曝气能耗和节约外加碳源方面具有重要作用，而且稳定的短程硝化系统是厌氧氨氧化工艺进行工程应用的前提，但是目前短程脱氮技术的应用多集中在高氨氮废水的处理上，对于低氨氮且低C/N的城市污水而言，尚缺乏一种切实可行的短程硝化快速实现和稳定维持方法。本课题以低C/N实际生活污水为研究对象，根据试验过程中观察到的普通活性污泥经过一段时间的闲置重启后能有一定的亚硝酸盐积累现象，进而首次提出了一种利用污泥的饥饿处理快速实现污泥短程硝化的方法。 首先，在多个SBR反应器内考察了不同饥饿条件对污泥硝化性能和污泥特性的影响，对比研究了硝化细菌在4种饥饿条件（好氧饥饿、缺氧饥饿、厌氧饥饿和厌/好氧交替饥饿）下的活性衰减情况及恢复运行过程中的活性恢复情况，并分析了不同饥饿条件对污泥浓度和污泥沉降性能的影响，发现好氧饥饿系统中硝化细菌的活性衰减情况和恢复初期的亚硝酸盐积累现象最为明显，缺氧饥饿系统次之，而厌氧饥饿和厌/好氧交替饥饿系统的硝化细菌活性维持效果最好，但获得的亚硝酸盐积累率(Nitrite Accumulation Rate: NAR)最低;同时还发现好氧饥饿系统具有最佳的污泥减量性能和丝状菌抑制作用，可在较短时间内将丝状菌膨胀污泥改善成为具有良好沉降性能和短程硝化效果的活性污泥; 其次，从工程应用的角度考察了不同好氧饥饿时间对微生物脱氮除磷性能的影响，发现硝化细菌和聚磷菌在好氧饥饿环境中表现出不同的细胞维持机制，硝化细菌能以异养菌细胞裂解释放出的氨氮作为底物进行生长，而聚磷菌依次分解胞内的PHA、糖原和聚磷颗粒来获取能量，不过两者的细胞活性均随着好氧饥饿时间的延长而递减。综合考虑系统硝化性能和除磷能力的恢复，以及短程出水的要求，7d为最合适的好氧饥饿处理时间，可确保了系统短程硝化的快速实现和脱氮除磷能力的迅速恢复; 最后，提出了好氧饥饿结合污泥停留时间(Sludge Retention Time:SRT)控制快速实现低C/N生活污水短程硝化的方法。研究表明，AOB具有在饥饿环境中保持一定的生理机能的能力，使之能够在环境条件发生变化时做出快速反应，其(0.29±0.08d-1)高于NOB(0.16±0.05 d-1)的活性恢复速率被认为是恢复初期亚硝酸盐积累的主要原因，而AOB和NOB活性衰减速率的差异因受饥饿条件和试验污泥特性的影响具有不确定性的特点。采用定量PCR分析发现硝化细菌和全菌的菌群丰度在好氧饥饿状态下基本保持恒定，甚至有一定的增长，好氧饥饿后的恢复运行和较短的污泥停留时间(SRT=15d)促使AOB的菌群丰度[（1.47±0.41）×108拷贝数/克干污泥]超过了NOB[Nitrospira=(1.26±0.65)×105拷贝数/克干污泥，Nitrobacter=(5.65±0.12)×106拷贝数/克干污泥]，从而确保了低C/N生活污水短程硝化的快速实现和稳定维持。