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随着人们生活水平的改善和工农业的持续发展，排放到废水中的氮素持续增加。如何减少氮元素的排放和对水体环境的危害已经成为当今研究者高度关注的问题。自然界中存在着氮素的天然循环，脱氮现象广泛存在于生物圈中。传统的生物脱氮工艺需要大量曝气、额外投加有机碳源和碱度，投资和运行费用高昂，能耗高和效率低下已经越来越不能适应社会发展的需求。近年来以短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、亚硝化-厌氧氨氧化等为代表的新型的生物脱氮工艺应运而生。厌氧氨氧化工艺为其中的典型代表，其机理是在厌氧条件下，化能自养型微生物（厌氧氨氧化菌）以CO2或HCO3-为碳源，直接以NH4+为电子供体，以NO3-或NO2-为电子受体，将NH4+、NO3-或NO2-转变成N2的生物氧化过程。与传统生物脱氮工艺相比厌氧氨氧化工艺具有耗氧少、无需外加碳源、运行费用低等优点。厌氧氨氧化菌生长缓慢，产率系数很低，厌氧氨氧化反应器的启动问题一直制约着该工艺应用于城市污水处理。并且厌氧氨氧化反应需要以亚硝态氮作为电子受体，需要有半亚硝酸化工艺与之匹配，适宜的反应器类型及组合也是该工艺推广研究的重点。本课题采用生物量高、固液分离效果好的折流板生物膜反应器为装置，成功启动了厌氧氨氧化反应，并研究了稳定运行时反应器沿程氮元素的去除规律及影响因素。并在此基础上通过DO的优化控制成功实现了自养脱氮一体化。研究主要分为两个阶段进行。第一阶段为折流板生物膜厌氧氨氧化反应器的快速启动及影响因素研究。主要研究结果如下：（1）启动及运行效能。在人工配水条件下，控制进水NH4+-N及NO2--N浓度30~45mg/L、水温（30±2）℃、DO<0.3mg/L、pH值7.6~8.0。经过85天的连续培养，成功启动折流板生物滤池厌氧氨氧化反应器。在稳定阶段，NH4+-N和NO2--N的去除率均达到了95%以上，稳定运行时的去除的容积负荷氨氮120mg/(L·d)和亚硝氮160mg/（L·d）。NH4+-N、 NO2--N的去除和NO3-_N的生成比例为1：（1.20~1.37）：（0.10~0.19）与理论值接近。出水达到国家一级A标准（NH4+≤5mg/L，TN≤15mg/L）。（2）影响因素。折流板生物膜厌氧氨氧化反应器启动成功后，研究了温度、pH值、COD对厌氧氨氧化反应的影响。结果显示：①反应器的最适温度为30~40℃，在此温度区域内NH4+-N和NO2--N的去除率可达到95%以上，当温度较低于18℃，总氮的去除率较低，NH4+-N和NO2--N去除率仅有57%和65%，当温度高于42℃时，厌氧氨氧化的活性受到了严重的抑制，NH4+-N和NO2--N去除率仅有50%和55%。②最适pH范围为7.1~8.5，pH﹤6.5或pH﹥8.5时脱氮效果明显下降，尤其pH﹤6.0或pH﹥9.5脱氮效果低于70%。③COD浓小于160mg/L时有机物对厌氧氨氧化细菌没有影响，但当COD浓度大于200mg/L时就会对厌氧氨氧化反应产生明显抑制。第二阶段：在成功启动并稳定运行折流板生物膜厌氧氨氧化反应器的基础上，通过DO优化，前两格室的DO为4.5mg/L，第三格室为DO在0.8~1.0mg/L，后三个格室DO为0.3mg/L，经过90天驯化成功实现了自养脱氮一体化。主要研究结果如下：控制HRT为6小时，温度为（30±2）℃，pH7.6~8.2， NH4+-N进水浓度开始阶段14mg/L，并稳步提升至35mg/L。启动成功后NH4+-N、TN的平均去除率分别达到95%和85%，脱氮效果明显，反应器氮负荷最高达到140mg/(L·d)。