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新型生物脱氮工艺与传统硝化-反硝化工艺相比,缩短了处理流程,节约了处理费用。然而,由于相关研究及技术经验不足,维持相关工艺稳定运行成为今后的研究重点。以短程硝化-反硝化,亚硝化-厌氧氨氧化组合工艺为例,实现稳定高效的亚硝酸盐积累是实现该工艺稳定运行的技术瓶颈。实现亚硝酸盐积累的目标微生物是好氧氨氧化菌,属自养菌的好氧氨氧化菌其自身的生长非常缓慢,尤其在有机碳源环境下,生长较快的异养菌与自养菌之间将不可避免的发生基质的争夺,因此要使亚硝化反应器稳定运行在有机碳源环境中,将比无机碳源条件下更加困难。因此,为了解决有机碳源条件下好氧氨氧化菌的流失问题,本文采用微生物胞埋固定化技术来维持反应体系中亚硝化生物量的稳定。固定化微生物技术的主要出发点在于使微生物在一定空间区域内具有很高的密度,消除微生物的流失问题,加快反应速度,同时便于培养优势微生物种群,提高处理过程的稳定性,减少或消除副反应的发生,便于处理过程的控制。本文首先在无机碳源条件下的SBR及CSTR反应器中培养亚硝化微生物,并在有机碳源环境下对其启动特性及脱氮除碳性能进行比较。其后,采用SBR反应器中的混培物为包埋对象,筛选出对亚硝化混培物最佳的固定化方法,并在不同环境因素下（HRT,pH,温度及DO）对固定化小球的脱氮性能进行了研究。所得主要研究结果如下:在无机碳源下,与SBR反应器相比,CSTR反应器可以较快的启动亚硝化反应器。CSTR反应器中23d实现亚硝氮/氨氮比超过1.0,而SBR反应器中则需要62d。启动后SBR反应器中的污泥浓度远高于CSTR反应器,分别为600 mg/L及1200mg/L,但SBR反应器中的污泥有很大一部分为非硝化污泥。在有机碳源下,当C/N低于0.34时,SBR反应器的操作条件比CSTR反应器更适合亚硝酸盐的积累。而当C/N高于0.42时,CSTR和SBR反应器的操作条件均不适合亚硝酸盐的积累。综合污泥浓度高以及COD去除率高等优势,SBR反应器中的污泥为较理想的固定化包埋对象。以SBR反应器中的亚硝化污泥为包埋对象。综合考虑了SA、CMC、CTS及PVA四种载体固定亚硝化小球的亚硝化活性并参考载体对目标基质的吸附能力确定了SA为固定化亚硝化污泥的最佳载体。HRT为15h和30h时,SA固定化亚硝化小球亚硝酸盐积累分别达到28.85mg/L和105.71mg/L。SA对氨氮有较强的吸附能力（40h吸附率12.6%） ,而对亚硝酸盐的吸附能力则较弱（40h吸附率小于5%）,有利于实现亚硝酸盐的积累。通过对载体浓度、混合体积比、交联剂浓度以及交联时间进行的4因素3水平正交实验,确定了SA小球的最佳固定方法为:载体污泥混合比1:2,交联剂浓度（CaCl2）8%,交联时间12h以及载体浓度5%。通过对SA固定化亚硝化小球表面特性参数的分析及表面结构的观察,探讨了SA固定化小球对氨氮吸附的原因。一方面,大的吸附比表面积能够促使吸附的发生;另一方面,氨氮与固定化小球之间的静电吸引力也推动了固定化小球对氨氮的吸附。探明了环境条件变化时对SA固定化小球亚硝化性能的影响,确定了最佳条件:1)HRT对SA固定化小球亚硝酸盐积累及COD去除均有较大影响,实现亚硝化-厌氧氨氧化的最佳HRT为30h;2)由于固定化体系的保护作用,削弱了pH对亚硝酸盐积累的影响,实现亚硝酸盐积累的最佳pH值为8.0。当pH在6.0到8.5范围内变化时,pH对亚硝酸盐积累的影响较小;3)与悬浮污泥体系相比,固定化过程在15-35°C的温度范围内加速了亚硝酸盐的积累,降低了好氧氨氧化反应的反应活化能;4)由于载体内氧气传质阻力的存在,SA固定化小球实现亚硝酸盐积累的DO高于悬浮污泥体系,最佳DO值为4.2-4.6mg/L。