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基于免曝气固定床生物膜反应器的PASND（passive aeration nitrification and denitrification）是一种新型低能耗的生物膜污水处理工艺。它利用聚糖菌（glycogen accumulation organisms,GAOs）和沸石在交替的厌氧好氧环境下去除含碳、氮等污染物,同时通过好氧阶段排空反应器,使氧气通过自然通风的方式供给生物膜,避免了克服水头曝气带来的大量能耗,在低能耗下有效去除污水中的COD、TN等污染物,被认为是活性污泥法的具有竞争力的替代者。目前,对于PASND的研究均以高度富集的GAOs生物膜作为接种物,利用GAOs在厌氧环境下快速将挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acid,VFA）转化为聚羟基烷酸（polyhydroxyalkanoates,PHAs）储存在细胞体内的特性,使用以乙酸钠作为碳源的合成废水研究工艺对含碳有机物的处理效果。然而,PASND在实际工程中的应用仍然受到挑战:1)富集GAOs所需的漫长的时间（60 days）可能不满足实际工程中反应器启动的需求;2)实际废水中波动的水质和较低的有机碳浓度可能不满足聚糖菌的生长需求;3)以聚糖菌为主导菌群的生物膜能否有效处理碳源成分复杂的实际废水。因此,研究以沸石混合活性污泥为接种物的PASND工艺快速启动,并评估其对不同条件下的废水的处理效率有重大意义,更为PASND工艺在实际工程中的应用提供理论依据。鉴于此,本研究首先快速启动以沸石混合活性污泥为接种物的PASND工艺,探究其碳、氮污染物去除机理,同时对反应器内微生物群落演变特征进行了研究,再评估不同环境因素(碳氮比、温度、沸石粉含量、水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）对反应器启动和对污染物去除效果的影响,最后使用实际废水启动反应器,探索PASND工艺对实际废水的处理效果。本论文主要研究结论如下:（1）以沸石混合活性污泥作为唯一接种物成功启动PASND工艺反应器,运行18 d后,该生物反应器的COD和TN去除率达到了88.26%和66.48%,生物膜中成功富集了GAOs（6.86%）和Thauera（18.29%）。PHAs的合成在COD去除中起重要作用,厌氧阶段PHAs的生成量与VFA消耗量的比值PHAsproduced/VFAconsumed为0.65 C mmol/C mmol,但糖原代谢非COD去除的主要路径,其好氧阶段糖原生成量与PHAs的消耗量的比值Glyproduced/PHAsconsumed为0.21 C mmol/C mmol,低于高丰度GAOs的相关文献。与传统污水处理工艺相比,PASND工艺节省了约60%的单位处理能耗,污泥产率降低了50%-85%。（2）研究了复杂环境下,包括碳氮比、温度、沸石粉含量及HRT对PASND工艺反应器启动及运行的影响。发现高碳氮比有利于GAOs的富集,当碳氮比为12和5时工艺能成功启动。当碳氮比降低至2.5时,GAOs无法富集,且好氧阶段积累的NO3-影响下一周期的TN去除。此外,低温会延长PASND工艺启动时间,但不影响稳定运行时PASND反应器对COD及TN的处理效果。通过吸附实验测定不同沸石粉含量对NH4+去除的影响,发现最佳沸石粉含量为0.4 g zeolite/g VSS。当沸石粉含量继续提升时,NH4+去除率上升速率减缓。另外,降低HRT有利于提高COD处理负荷,当HRT从12 h降为6 h时,COD处理负荷提升至HRT=12 h时的1.86倍（0.57 kg COD/m3/d→1.06 kg COD/m3/d）。（3）使用实际废水成功启动PASND工艺反应器并在生物膜中富集出GAOs。在好氧阶段强化通风有利于缩短好氧段反应时间,提升反应器再生速率,提高处理负荷。当HRT=4 h（厌氧段3 h,好氧段1 h）,通风强度为0.006 m3/h时,COD处理负荷从1.08 kg COD/m3/d提高到1.86 kg COD/m3/d。使用曲面响应模型对PASND处理污水能力的拟合结果表明,调节进水COD及TN浓度、HRT、通风强度能实现污水的高效处理。在拟合结果相同条件下运行PASND工艺反应器的结果表明其COD去除率为89.47%,TN去除率为83.12%,COD处理负荷为0.96 kg COD/m3/d,TN处理负荷为0.045 kgN/m3/d,COD处理能耗0.19kWh/kg COD,TN处理能耗为19.11 kWh/kgN。