畜禽养殖废水是我国农村面源污染的主要来源之一。COD、氨氮含量较高,同时碳氮比较低,水质随着季节、养殖品种、冲洗方式等波动较大。采用传统的硝化反硝化工艺处理畜禽废水,较高的NH4-N浓度造成好氧段的曝气成本较高,而低C/N比造成兼氧段的反硝化不彻底的现象十分普遍。因此,研究常温及低温条件下,维持短程硝化反硝化的关键控制因素,并阐明微生物生态对低温业硝化的响应机制,对于发展畜禽废水脱氮处理节能降耗工艺具有重要意义。　　 本论文以ORP、pH等作为参数建立实时控制SBR系统,确定了猪粪浓浆作为外部碳源的优化投加方案；并考察进水波动条件下,优化控制SBR系统的中试运行效果。同时,本研究通过优化曝气时间和控制自由氨累积两种途径,在常温条件下(20～25℃)实现全程脱氮向短程脱氮的转变。本论文继续考察运行温度降低过程中,上述两种途径处理畜禽废水效能的变化；并通过分子克隆技术,跟踪对比这两种途径下氨氧化细菌群落、全细菌群落的结构特征及变化。本研究主要结果如下。　　 (1)根据ORP实时曲线上的“硝酸盐膝点”可以按水质变化相应地补充适量碳源。优化猪粪浓浆投加后,小试SBR对NH4-N、COD和PO43-去除率可分别达到99％、97％和69％。中试研究结果也表明,实时控制SBR在运行稳定期对NH4-N、COD和PO43-去除率可分别达到96％,95％和72％。　　 (2)在常温条件下,根据pH实时监测曲线上的“氨谷点”缩短曝气时长,或通过控制自由氨累积来抑制反应器氧化业硝氮的性能,均可实现SBR处理养猪废水全程脱氮向短程脱氮的转变,亚硝化率可分别达到75％和78％。在运行温度逐步降低至12℃过程中,这两种途径对COD、TN和TP的去除效率有所下降,但是业硝化率略有升高。对比认为,运行前中期(1～83天),优化曝气时间途径运行效能明显优于控制自由氨途径；而运行后期(84～270天),两种途径脱氮效能相接近,但控制自由氨途径的出水水质波动较大。　　 (3).amoA基因克隆发现,上述两种短程脱氮途径的氨氧化细菌均属于Nitrosomonas。氨氧化细菌的群落结构由初期的显著差异逐渐演化为后期的高度近似；且群落内与Nitrosomonas eutropha亲缘关系较近的菌种所占丰度比例也逐渐升高。16S rRNA基因结果表明:全细菌中,丰度比例较高菌门都是厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门。