N₂O作为一种强温室气体,不仅加剧了全球温室效应,引起臭氧层的破坏,并且在一定的气象条件下可促进酸雨形成,容易转化为二次颗粒污染物从而加重雾霾。而污水生物脱氮过程被认为是N₂O产生与释放的重要人为来源,因此,对污水处理过程中产生的N₂O进行有效减排控制已刻不容缓。目前减排控制理论多以单因素或多因素交叉影响作用下的定性分析为主,缺乏能细致描述N₂O产生机理并能定量准确模拟预测N₂O产生量值的动力学模型。本文在深入探讨N₂O产生机理与释放途径的基础上,构建基于ASM3号模型的硝化与反硝化阶段N₂O动力学模型。针对SBR工艺,利用MATLAB软件建立了模型计算、参数拟合的程序算法,实现了对文献数据和基于SBR小试模型反应器的试验数据的有效模拟。此外,本文以SBR工艺实际应用为前提,通过对课题组前期研究成果的总结分析,筛选实际工程中SBR工艺N₂O关键减排控制因子,并依此开展了关键减排控制因子作用下的试验研究,提出了基于试验的N₂O减排控制推荐运行工况。同时以此为基础,利用已构建的N₂O动力学模型,建立了基于模型的N₂O减排控制最优工况,并考察了SBR反应器在最优工况条件下对实际生活污水的处理效能及N₂O释放规律。为构建科学合理的N₂O动力学模型,本文细致描述了硝化阶段不同反应过程,通过对ASM3模型硝化阶段的合理简化,耦合导致N₂O产生的NOH化学分解和AOB反硝化途径,构建了一种既能够全面描述硝化阶段N₂O产生和释放,又可以充分体现微生物生长衰减过程,并且对硝化阶段有机物降解具有一定模拟效果的硝化阶段N₂O动力学模型。同时,本文相对完整的表述了异养菌反硝化阶段的四个反应过程,体现了N₂O作为反硝化过程的中间产物的产生过程,并根据前人研究成果,结合ASM3模型中的微生物缺氧内源呼吸理论,提出了以微生物为电子供体、NO₂-为电子受体,进而导致N₂O产生的理论假设,进而构建了污水处理过程中反硝化阶段N₂O动力学模型。此外,本文利用MATLAB数学软件,构建了基于SBR工艺的模型计算方法、初值确定方法及参数拟合方法,并分别以文献数据和试验数据作为原始数据,利用MATLAB软件,对已确定的硝化与反硝化阶段N₂O动力学模型中高灵敏度参数进行参数拟合,确定了两套硝化与反硝化N₂O动力学模型中动力学与化学计量学参数的取值。同时分别对硝化过程中COD、NH₄⁺、NO₂^-、NO₃^-、N₂O组分及反硝化过程中COD、NO₂-、NO₃^-、N₂O组分的物质浓度变化进行模拟,并以R²值考察模拟效果,其结果表明本文所构建的N₂O动力学模型建模机理合理,模型计算准确,能够较好的实现对系统内各类氮素及有机物浓度变化的模拟分析。在前述研究基础上以SBR工艺实际运行过程中可能出现的问题为导向,对课题组前期研究成果进行梳理总结,确定了SBR工艺中关N₂O关键减排控制因子为DO、反硝化碳源投加量和运行时间。利用人工模拟生活污水,探索了上述三类关键减排控制因子作用下N₂O产生与释放规律,确定了基于试验条件下的N₂O减排控制推荐运行工况条件为:DO=2.5mg/L、反硝化碳源投加量为75mg/L、运行时间为8小时。此后本文以推荐运行工况条件为初值,利用MATLAB最优化算法,得到基于N₂O动力学模型的N₂O减排控制最优工况条件为:硝化与反硝化阶段运行时间均为3小时、全过程污泥龄为35天、DO浓度为2mg/L、反硝化碳源投加量浓度为70mg/L。与此同时,在此最优工况条件下,本文分别考察了SBR反应器对模拟生活污水和实际生活污水中污染物的去除效能及N₂O产生与释放规律,证明在保证出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准的前提下,基于N₂O动力学模型的最优工况条件有利于N₂O的减排控制。