生物处理技术已经被广泛应用于当代城市污水处理中,但是由于缺乏微观测定工具,如何建立微观系统内各种生化反应发生条件与水质指标之间的关系仍是一个难题。研究微环境中的各种反应是建立微观机理的基础,是评价实际污水处理中操作条件是否经济的关键,因此研制开发一种用于微环境研究的离子选择性微电极（ISE）具有重要的意义。本文对pH、NO₃^-和NO₂^-离子选择性微电极的制作方法及性能进行了系统研究。在研制出性能良好的微电极的基础上,改变进水NH₃-N浓度,验证了微电极应用于活性污泥絮体微观研究的可行性,并通过改变反应器混合液的pH值,研究了pH值对反应期活性污泥絮体内硝化反应的影响。主要研究成果如下:（1）pH微电极的线性响应范围为pH=4～10,标准曲线斜率为-59.945mV/pH,线性回归系数达到0.9991;在pH=6.5～8.5的范围内有良好的重现性,标准曲线斜率为-55.958mV/pH,线性回归系数达到0.9996;电极响应时间t₉₀≤30s;寿命一般在8～12d;（2）硝酸盐微电极的线性响应范围为10^-2～10^-5mol/L,标准曲线斜率为57.647mV/-log[NO₃^-],回归系数达到0.9993,检测极限为3.16×10^-6mol/L;响应时间短,t₉₀≤5s;使用寿命较长,为5d左右;电极对HCO₃^-、Cl^-和NO₂^-的选择性系数分别为-0.0078、0.013和-0.031,电极受干扰程度的大小顺序为:NO₂^-＞Cl^-＞HCO₃^-;（3）亚硝酸盐微电极的线性响应范围为10^-1～10^-6mol/L,标准曲线斜率为59.086mV/-log[NO₂^-】,回归系数达到0.9946;电极响应时间t₉₀≤5s;使用寿命很短,仅5～8h;对HCO₃^-、Cl^-和NO₃^-的选择性系数分别为0.0037、-0.0135和-0.0103,电极受干扰程度的大小顺序为:Cl^-＞NO₃^-＞HCO₃^-;（4）微电极测定絮体中DO为1.95mg/L时,絮体处于好氧状态,只发生硝化反应,氨氮转化率高;DO为0.24mg/L时硝化反应受到抑制,氨氮转化率降低。NH₃-N的转化率随进水NH₃-N浓度增大而减小,进水NH₃-N为6.5mg/L时,硝化完全。硝化反应和COD的去除可同时进行,但二者存在一定的竞争,NH₃-N转化率随COD去除率的增大而减小;（5）pH对硝化作用的影响试验结果表明:氨氮转化率随pH值的增大而增大。pH=6.5时,氨氮转化率仅为38.4%,pH=8.5时,氨氮转化率达到90.4%。pH值越大,硝化菌对DO的竞争能力越强,硝化速率越大,反应越完全,试验证明硝化反应的最适pH=8.5。微电极实现了硝化反应和有机物分解耗氧的量化,pH=6.5时,硝化反应消耗的DO仅占总耗氧量的18.1%,pH=8.5时,硝化反应消耗的DO高达总耗氧量的91.2%。与pH=6.5和7.5相比,pH=8.5时的最小DO浓度仅为0.66mg/L,而硝化却最完全,说明pH=6.5和7.5时,DO是充足的,不完全的硝化反应主要是受pH值的抑制;（6）微电极从微观角度验证了活性污泥絮体中发生的硝化反应,并量化了絮体内部DO、NO₃^-、NO₂^-和NH₄⁺的浓度变化。对随机选取的污泥絮体的测定表明其作为微观测定工具在SBR系统中应用的可行性。