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N2O是一种重要的温室气体,它的温室效应是CO2的300倍左右。已证实污水生物脱氮是N2O产生的重要途径之一。而一些具有经济性优势的新型生物脱氮工艺却可能产生高于传统脱氮工艺的N2O量。本课题针对高氨氮废水亚硝酸型脱氮工艺大量产生和排放N2O的问题,提出了一种新型的好氧亚硝化颗粒污泥-分步进水SBR工艺(SFSBR)。实验以亚硝化活性污泥作为接种污泥、以低碳高氨氮废水为基质,同时运行传统SBR(R1)和SFSBR(R2)。探究SFSBR中实现好氧颗粒污泥亚硝化的可行性；考察不同模式下颗粒污泥理化特性、污染物去除效能、降解规律和降解动力学、N2O产生情况,并结合化学抑制批式试验研究N2O的主要来源。明确SFSBR中颗粒污泥稳定运行、亚硝化稳定维持和N2O减量化的关键工艺条件,对于新工艺更好的实际应用并实现节能减排具有重要的意义。研究结果表明：(1) SFSBR在颗粒培养驯化方面具有优势。最初的微小颗粒出现于反应器运行33天(R1)和50天(R2)左右时。前期R1中的颗粒要优于R2,但随着沉降时间的缩短、曝气量提高等条件的改变,R2的颗粒化程度越来越高,逐渐超过R1并十分稳定。R1中形成的颗粒粒径要小于R2,平均粒径约1mm,而R2可达2～3mm,且边界清晰,形状规则,结构致密。(2) SFSBR中能够实现好氧颗粒污泥亚硝化脱氮,且脱氮性能好。R1和R2的TN去除最高分别可达到75%和95%。在进水NH4+-N浓度相同的条件下,R1和R2在全程硝化状态下氨氮降解速率均略高于相应的短程硝化状态,亚硝氮的转化速率则明显高于短程硝化时期的速率。说明在短程状态下,NOB活性不如全程状态时。在调整运行条件时系统的脱氮性能通常会受到一定影响,但恢复较快。只有储存后的污泥性能恢复较慢,R1比R2的性能恢复容易些,可能与R2中缺氧-好氧交替频繁造成的环境扰动有关。(3)在颗粒污泥储存之前R2的反硝化性能要优于R1,缺氧阶段TN去除速率基本在7mg/gSS·h以上,而R1最高时才能达到7mg/gSS·h。经过储存之后,R2中污泥活性恢复的能力不如R1,但是恢复之后仍有很好的硝化及反硝化性能,并且能够维持较长时间的短程硝化。短程硝化的稳定维持需要逐渐提高进水氨氮浓度。(4)N2O的释放主要发生在好氧阶段,缺氧阶段的释放量极少。溶解态的N20比例很低,且只是暂时性出现在反应器混合液中,其最终形态或是气态释放,或是发生硝化反硝化降解,对于N2O的净产量基本没有影响,可以忽略。对于R1和R2,短程硝化过程释放的N2O都高于全程硝化时期,R1中各为2.09和0.89mg/(gMLSS·cycle),R2中为0.12和0.10mg/(gMLSS-cycle)。同时可看出,R2中的N2O释放水平明显低于R1, N2O-N占TN去除量的比例也相差3～10倍。表明SFSBR确实具有减量N2O的潜势。(5)关于N2O的产生来源,根据化学抑制试验的结果分析,主要是同步硝化反硝化,这与好氧颗粒污泥中微生物群落特殊的分层结构密切相关；另外AOB的反硝化作用是N2O产生的另一重要来源,从FISH结果就能看出,在本实验培养驯化的颗粒污泥中,AOB占总菌群相当大的比例,亚硝化颗粒中的AOB更是具有优势。故分步进水-好氧颗粒污泥工艺能够很好的减少N2O的产生,并且在SFSBR中也可以实现好氧颗粒污泥亚硝化,并具有较好的脱氮效率。这对于强化亚硝化工艺节省碳源和曝气量、处理高氨氮废水的优势,弥补N2O产量高的缺点有着重要的意义。