本论文采用小试规模的EGSB-A/O系统处理城市污水。工艺设计的主要目的是在EGSB反应器中实现厌氧氨氧化、甲烷化及反硝化作用的耦合。对工艺特性及机理的研究集成了理化指标、微生物活性、扫描电镜和菌群结构分析等多种实验手段。经过260 d的运行,主要的研究结论如下：(1)利用EGSB-A/O组合工艺处理城市污水时,在接种厌氧颗粒污泥和活性污泥的EGSB反应器中能够实现稳定的厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化反应耦合。氨氮和亚硝酸盐的同时稳定去除可视为EGSB反应器启动完成的标志。在本实验条件下,启动所需时间约为45 d。运行初期,EGSB对COD和硝酸盐的去除作用显现较快,反应器中以反硝化与甲烷化反应为主导；氨氮和亚硝酸盐的去除从无到有,厌氧氨氧化反应随启动进程逐渐增强。污泥颜色由黑色到棕褐色的转变可作为启动完成的参考标志。(2)常温下,EGSB-A/O小试系统对城市污水的处理效果良好。出水的COD、氨氮、TN和TP的均值分别为34、4.150、13.650和0.69 mg/L。各项理化指标均可达到城镇污水处理厂一级(B)排放标准。EGSB反应器具有污染物去除速率高、稳定性好和占地面积小等优点。A/O对正P和TP的平均去除率分别为77.5%和73.9%。(3)影响EGSB反应器运行效能的主要因素有：HRT、进水基质浓度、有机(容积)负荷、(出水)回流比、液体上升流速、溶解氧和温度。根据一系列的工况对比可得,本EGSB反应器的HRT不宜少于2 h,回流比则不宜大于400%。在正常运行情况下,EGSB反应器能够有效缓和DO的不利影响。(4)采用灰色关联分析法对EGSB反应器的主要影响因素进行了定量比较。结果显示：在HRT、进水基质浓度、有机(容积)负荷、液体上升流速和温度之中,优先级最高的因素是液体表面上升流速。在工艺调控中,应首先考虑在合理的范围调整内出水的回流比。(5)初步建立本EGSB反应器的反应动力学模型。Grau二阶动力学模型可以较好的拟合主要污染物降解规律,所得到的COD和TN去除的动力学方程分别为：和。(6)HRT和污泥回流比是影响A/O除磷效果的主要因素。出水回流是联系EGSB和A/O的重要纽带。在整个运行过程中,平均的亚硝氮与氨氮去除速率之比为0.09,平均的硝氮与氨氮去除速率之比分别为0.71。EGSB反应器的脱氮效率同亚硝氮与氨氮负荷的比值呈正相关,而与硝氮与氨氮负荷的比值呈负相关。(7)微生物活性指标的检测结果显示：EGSB反应器中的DHA和PHB活性普遍高于A/O体系中的。EGSB反应器的液体上升流速和有机负荷是促进其内部微生物活性提高的重要原因。通过扫描电镜对不同时期的颗粒污泥观察发现：接种前厌氧颗粒污泥中以杆菌和球菌等形似产甲烷菌的细菌占优势；运行中活性污泥中丝状菌慢慢出现在颗粒污泥表面,还有类似厌氧氨氧化菌形态的椭球菌。(8)菌群结构分析表明：本EGSB反应器污泥中的细菌由放线菌、丙酸杆菌、梭状芽胞杆菌、绿菌属、厌氧氨氧化菌、产甲烷菌、α-变形菌、β-变形菌、Y-变形菌和6-变形菌等类群组成。菌群结构较接种用的厌氧颗粒污泥更为复杂多样。进一步证实,在EGSB反应器中确实存在厌氧氨氧化菌、产甲烷菌和反硝化菌等功能菌群。这为证明EGSB反应器在常温下处理城市污水时,能够实现稳定的厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化的耦合提供了坚实的依据。