本论文对生物滤塔系统脱氮工艺的理论与过程控制的相关内容进行了探讨和研究。研究了反应器的启动与影响因素等，并对可能影响系统脱氮的各种因素(温度、pH、初始硝酸盐浓度、水力停留时间、C/N、溶解氧)进行了较详细的分析研究，在对试验结果分析过程中得到如下结论：在不同的初始硝酸盐含量(70-500mg/L)条件下，系统的反硝化效率都很高，只是随着硝酸盐浓度的增加，反硝化完成的时间有所增加，但是反硝化速率也是逐渐增加的。改变进水的初始pH值(5.9-8.4)，系统的反硝化效率并没有明显的改变，当pH值比较低时或比较高时，系统的反硝化可以达到85％左右，当pH值在7左右时系统的反硝化效率最佳能够达到95％以上。在一定的溶解氧条件下(0.5-6.4mg/L)，系统的反硝化能力并没有受到很大的影响，表明溶解氧对系统的反硝化能力的影响有限。原因是在系统采用了一种比表面积非常大的多孔蜂窝陶瓷填料，这使得系统中的生物膜非常丰富，从而在溶解氧很高的条件下，系统中仍然存在局部的缺氧环境，而影响微生物的环境是微小的，所以本系统在高的溶解氧条件下仍然具有比较好的反硝化效果，此外开始分离接种到生物滤塔的菌种本身就具有一定的耐氧特性。并且在对生物滤塔的微生物进行分离纯化得到了4种不同的单一菌株，通过对这几种菌株的特性研究表明：利用NB-琼脂培养基厌氧培养的方法得到的两种菌株，其中的一株有很好的反硝化效果，而另一株只是能够将硝酸盐转化为亚硝酸盐。利用SM-BTB摇床培养方法得到的两种菌株均可以用亚硝酸盐和硝酸盐呼吸。 在研究生物滤塔过程控制过程中发现，通过pH和ORP的变化规律可以判断反硝化的结束。结果表明，pH不断上升直至反硝化结束转而持续下降出现拐点；ORP则减速下降，在反硝化结束时保持不变。因此，可以用pH和ORP的变化曲线来判断反硝化的结束。不论使用何种碳源的投加方式和投加量如何都证明在反硝化结束时pH和ORP有特征点的出现，通过pH的上升速度和ORP的下降速度的差别可以判断碳源是否充足，及时调控碳源的投加。此外，系统处于内源反硝化阶段一级不同初始pH值条件时，可以利用ORP特征曲线的变化判断反硝化的结束。