随着城市化发展进程的不断推进,大量富含氮等营养物质的城镇污水排放进入水体,造成水体富营养化,为解决这一问题,我国对污水厂排放标准的要求日益严格,污水厂的提标改造项目成为近几年的热点。生物接触氧化工艺因其处理效率高、占地面积小等优点,常被用于污水厂的改造。填料是生物接触氧化工艺的核心,本文对圆筒网状结构填料（简称T1填料）和交叉流蜂格填料（简称T2填料）的脱氮效能进行了研究,考察了溶解氧对填料脱氮效能的影响,利用高通量测序技术从微生物学角度分析了反应的脱氮机理。本文进一步通过数值模拟研究了曝气砂板布置形式对反应器流场的影响,为反应器的设计优化提供理论指导。对两种填料的脱氮效能进行研究发现,在DO为2-3mg/L、pH为7-8的运行条件下,两种填料在培养16天后基本完成挂膜,此时的生物膜呈现深黄褐色,生物量明显增加。反应器启动过程完成后,填料T1的TN去除率最终可达到67%-70%,氨氮的去除率可达到87%-88%;而填料T2的TN去除率为57%-63%,氨氮去除率为86%-87%。进一步探究溶解氧对两种填料脱氮效能的影响,发现DO为3.5mg/L是填料T1运行的最适溶解氧条件,此时填料T1的TN去除率为74%-76%,氨氮去除率为93%。填料T2在DO为4.5mg/L的条件下取得最佳处理效果,TN去除率为67%-69%,氨氮去除率为92%-93%。对高通量测序结果进行分析可以发现,填料T1与填料T2的硝化菌相差不大;反硝化菌中填料T1的鞘脂单胞菌目比例大于填料T2,而填料T2的根瘤菌目比例却大于填料T1。填料T1与填料T2的浮霉菌目比例比起原始污泥都有所增长,且填料T1的增长幅度更大。填料T1的黄单胞菌目比例有所上升,但填料T2的比例却有所下降。曝气砂板的布置形式可以影响反应器内的溶解氧分布,从而影响反应器的脱氮效果,本文通过数值模拟的方法考察曝气砂板的间距与位置的影响。研究结果表明,适当的间距可以使气泡和速度分布更加均匀,适当的湍流强度则可以促进生物膜的更新;位置的提升会带来空气在反应器内的停留时间缩短、反应器下部得不到溶解氧补充等问题。经过气液相体积分数、速度、湍流强度的比较分析,最终确定间距135mm、位置0mm为曝气砂板的最佳布置形式。