常规活性污泥法广泛应用于城市和工业污水处理工艺中。但是普遍存在着污泥产率高，污水呈现低C/N比导致脱氮效率不理想的问题。而且排出的大量剩余污泥处理与处置的费用常常占整个污水厂运行费用的60％以上。因此，如何从常规活性污泥工艺中减少剩余污泥的产量以及对于低碳氮比的污水解决生物脱氮问题成为了当前一个非常实际和紧迫的问题。通过在常规活性污泥中投加磁粉不仅形成具有较强磁吸附而且还具有良好的固液分离的磁活性污泥，该工艺主要的一个目标就是在反应器中维持较高的污泥浓度，以此来限制污泥的产量和相关运行费用。本研究通过对该工艺的运行机理和脱氮的强化进行深入研究，采用容积为85升的SBR工艺试验模型，以小区生活污水为原水，对该工艺脱氮的效能和机理进行了研究，同时研究了工艺反应过程中溶解氧(DO)、氧化还原电位（ORP）和pH值的变化规律，以此建立了一套实时控制策略并将其应用于工艺的短程脱氮运行过程控制之中，取得了较为可靠和稳定的处理效果，工艺运行得以优化。该研究为MAS工艺的运行和控制提供了有益的参考，并在生物脱氮方面发现了一些新现象。　　首先利用磁活性污泥工艺处理实际生活污水，同时在整个运行阶段，实现了较低污泥产率0.21(kgVSS/kgCOD)下良好的出水效果。结果如下:(1)系统进水平均COD在250mg/L左右，出水COD在25mg/L。系统对有机物的去除率为90％。实现了系统在高污泥浓度下对有机物稳定高效的去除。(2)整个试验阶段，氨氮去除率平均在99％以上。反应器获得如此高效稳定的氨氮去除率是由于系统内硝化菌的数量以及维持长的污泥停留时间确保了硝化菌的停留时间。曝气结束后硝氮的浓度平均为45 mg/L，亚硝氮小于1mg/L。(3)系统进出水SS平均分别为:100 mg/L，18 mg/L。SS的去除的效率平均为82％。系统运行阶段MLSS高达12g/L，出水SS没有恶化的趋势。表明系统磁粉和活性污泥并没有流失。同时由于污泥絮体包裹着磁粉，系统运行在高污泥浓度下SVI小于60，不产生污泥膨胀的风险，同时还能够保持良好的沉降性能。(4)分析反应过程中DO、ORP和pH变化规律可知，通过pH的特征点作为曝气阶段去除有机物、硝化过程的控制参数。　　对于低C/N比生活污水基于pH的曝气实时控制策略实现了短程硝化。(1)经过20天的驯化，曝气结束后，亚硝氮的积累率稳定维持在95％以上。Fish表明AOB约占生物量的6.6％，NOB小于0.32％，AOB成为了优势菌属。(2)稳定运行的系统在高氨氮负荷冲击下由于系统中的碱度不足，造成硝化过程进行的缓慢。通过提高进水中氨氮浓度的方式将氨氮负荷从0.025kgNH+-N/(kgMLVSS·d)升高到0.05kgNH+4-N/(kgMLVSS·d)后，亚硝酸盐累积率从98％降低至80％。短期氨氮冲击负荷对亚硝酸盐累积率产生一定的影响。　　将短程生物脱氮和脉冲式磁活性污泥法两种方式相结合，实现氮的深度去除和最大效能的节省外碳源。研究表明:进水次数对脉冲式磁活性污泥SBR能够明显影响外碳源的投加量。在等量进水中随着进水次数的增加，反硝化所需的外碳源乙酸钠投加量逐渐减少。相对一次进水最后反硝化段投加了861 mg/L，两次不等量进水和三次不等量进水时最后反硝化过程只需投加525mg/L和425mg/L，分别节省了39％和51％的外碳源投加量。控制参数可以根据pH值特征点判断硝化和反硝化的结束，从而达到节能和深度脱氮的目的。　　不同碳源反硝化研究表明:反硝化乙酸钠和乙酸的脱氮速率和比反硝化速率都比较高，分别为1.02 mg/(L*min)和1.17 mg/(L*min)、0.4 gNO2--N/gVSS·d和0.46gNO2--N/gVSS·d。甲醇和葡萄糖比反硝化速率最低，分别为:0.036gNO2--N/gVSS·d和0.043gNO2--N/gVSS·d。乙酸作为碳源时，由于乙酸降低原水的pH，导致反硝化受到抑制，抑制后反硝化菌的反应的速率为0.2816 mg/(L*min)，比抑制前的活性降低了77％。　　通过对恒定pH条件及不同浓度的NO2--N下，FNA对反硝化菌还原过程的抑制作用，并建立FNA对NO2--N还原过程的抑制动力学方程。结果表明:NO2--N的还原能力与FNA浓度有明显的指数相关关系，对于恒定pH条件下，指数形式的动力学方程较为适合用于预测FNA对NO2--N还原速率的抑制影响。在FNA浓度很低(0mg/L～0.025mg/L)的情况下NO2--N比还原速率降低40％，当FNA浓度由0.025mg/L增大至0.05mg/L时NO2--N比还原速率仅为最大比反应速率的25％，而且在FNA超过0.05mg/L后，反应基本被抑制。　　最后利用PCR-DGGE技术分析了系统短程脱氮运行期间微生物菌落结构的演变。根据测序结果，MAS中微生物种群丰富程度比全程硝化污泥中的要高，整个系统中存在着丰富的亚硝化菌和反硝化菌，条带26、41是Nitrosomonadales bacterium，为亚硝化单胞菌属，属于亚硝化菌，在系统中起氨氮的亚硝化作用，在整个运行阶段都出现。条带28、32、39为Denitromonas sp，属于反硝化细菌，具有反硝化功能。上述这些菌属确保了短程硝化反硝化功能的实现。