随着日益严格的污水排放标准实施，中国的城镇污水处理现状不容乐观，大部分污水处理厂采用传统活性污泥法，一方面易发生污泥膨胀，另一方面对能耗的浪费十分严重，急需进行工艺的升级改造。短程硝化和污泥微膨胀均是在低溶解氧的条件下发生，且都具有节能效果，在处于膨胀的污泥系统中实现污泥微膨胀与短程硝化的耦合将为污泥膨胀控制提供新的处理思路与技术，因此本试验对污泥微膨胀与短程硝化的影响因素与条件进行了探索，为膨胀污泥控制生物脱氮新思路与技术提供理论依据。　　针对以上问题，采用SBR工艺，以模拟生活污水为试验进水，分别考察了三种不同类型的碳源对污泥微膨胀和短程硝化实现及维持的影响效果，并对系统中的优势丝状菌进行了鉴定分析。同时以实际低C/N比生活污水为研究对象，在低溶解氧的条件下考察了不同阶段过程交替次数对污泥微膨胀和短程硝化相互作用机理，并对膨胀过程中优势丝状菌群的特征进行了分析。后期采用分段进水A/O工艺，以实际生活污水作为研究对象，分析了污泥膨胀的发生与变化情况，开发了生物密度的测定方法，并采用生物密度法对膨胀污泥的沉降性能进行了考察，分析了膨胀过程中环境因素与优势丝状菌群的作用关系。最后采用多级A/O工艺对丝状菌污泥膨胀进行了控制，并研究了控制膨胀过程中优势丝状菌群的迁移变化情况。　　研究结果表明:　　(1)交替缺好氧模式下的SBR工艺在采用淀粉和葡萄糖作为碳源时，实现了短程硝化，亚硝积累率(NAR)超过80％，其中葡萄糖为碳源系统中NOB淘洗的速度要快于淀粉为碳源的系统。乙酸钠为碳源的SBR系统没有实现污泥膨胀的控制，污泥膨胀有恶化的趋势。以淀粉为碳源的SBR系统在正常溶解氧条件下实现了污泥微膨胀与短程硝化反硝化的耦合。　　(2)在交替缺好氧次数为9次的SBR工艺中通过维持低溶解氧，实现了污泥微膨胀和短程硝化的耦合，而交替缺好氧次数为6次和3次的系统均未实现污泥微膨胀和短程硝化的耦合，在之后恢复交替缺好氧次数为9次后系统成功重现了耦合现象。　　(3)分段进水A/O工艺发生污泥膨胀的主要原因是系统好氧格中溶解氧的降低，由于进水污泥负荷的大幅度降低导致了污泥膨胀的恶化。　　(4)开发了表征膨胀污泥的生物密度测定方法，并对膨胀系统中的污泥生物密度进行了测定。将生物密度与系统的稀释污泥容积指数(DSVI)比较后发现，在污泥微膨胀时，通过测定污泥的生物密度可以表征污泥的沉降性能，其值与DSVI的变化趋势接近。在污泥恶性膨胀时，因为生物密度受污泥浓度(MLSS)变化的影响较DSVI小，能更好的表征污泥的沉降性能。　　(5)采用多级A/O工艺，在不投加药剂和不使用人工配水的条件下，通过提高系统好氧区的溶解氧浓度，增加系统污泥负荷，增大污泥回流比，控制高污泥龄水平的方法可以控制分段进水A/O系统的污泥膨胀。　　(6)高污泥负荷系统发生丝状菌污泥膨胀的原因主要是由于高污泥负荷状态下菌胶团细菌的呼吸作用消耗了水体中的大量溶解氧而形成的局部缺氧条件导致了丝状菌快速增殖。　　(7)革兰氏染色和纳氏染色结果表明，多级A/O工艺运行中各个阶段的优势丝状菌群结构有所不同，由于污泥负荷的突然降低，系统引发了以H.hydrossis丝状菌为优势菌的污泥膨胀。当系统处于污泥微膨胀阶段时，H.hydrossis丝状菌的数量逐渐减少，Eikelboom0092型丝状菌逐渐成为优势丝状菌，其中还滋生了其他类型如Thiothrix型丝状菌，但数量很少。FISH结果确定了系统第Ⅰ阶段的优势丝状菌为H.hydrossis丝状菌，第Ⅱ阶段为Eikelboom0092型丝状菌。