高氨氮废水含有较高浓度的氨氮和较低浓度的有机碳源,采用传统的生物硝化-反硝化工艺处理此类废水时,能耗高且脱氮效率低。而短程硝化-反硝化工艺在硝化过程中抑制了亚硝酸盐氧化菌（NOB）的活性,使大部分氨氮（NH₄⁺-N）经氨氧化菌（AOB）转化为了亚硝氮（NO₂^--N）,在反硝化过程中主要以NO₂^--N为电子受体,因此可以节省25%的供氧量和40%的有机碳源,同时减少63%的污泥产量。本文利用具有较高底物浓度梯度的序批式反应器（SBR）活性污泥工艺,采用双泥系统驯化硝化细菌和反硝化细菌,开展短程硝化-反硝化性能研究。通过分析溶解氧（DO）、游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）对硝化细菌活性和氧化亚氮（N₂O）释放的影响,进一步解析实现高负荷高效稳定亚硝化的途径。同时,考察复杂碳源和FNA对基于NO₂^--N反硝化性能和N₂O产生及释放的影响,以期实现高负荷高效稳定短程硝化-反硝化脱氮,同时减少N₂O的释放。主要结论如下:（1）高效短程硝化和N₂O释放研究中,实现稳定亚硝化的主要因素为DO、FA和FNA对硝化细菌的联合作用。FA对N₂O的释放无明显影响,N₂O的释放因子为0.22%-0.65%,而FNA对N₂O影响较大,N₂O的释放因子为0.29%-1.10%。高氨氮废水驯化出的微生物种群中,Nitrosomonas为主要的AOB。（2）基于亚硝酸盐的反硝化和N₂O释放研究中,反硝化速率和N₂O的产生同时受碳源和FNA的影响。以复杂碳源（蛋白胨和淀粉）为电子供体时,FNA对反硝化性能影响较小。反硝化菌种类较多,在以乙酸钠、丙酸钠、蛋白胨和淀粉为碳源驯化的微生物种群中均检测到Thauera,所占比例分别为19.8%、19.0%、2.6%和10.7%。（3）短程硝化-反硝化双泥系统处理高氨氮废水研究中,在进水NH₄⁺-N浓度1172.74±3.49 mg/L、蛋白胨和淀粉1:1为混合碳源,COD/N比2:1的条件下实现了稳定运行。反硝化过程中N₂O最大释放量为0.078 mg N/L,短程硝化过程中N₂O的释放因子为0.88%。（4）反硝化过程中,淀粉和蛋白胨的代谢途径和驯化的微生物种群结构不同,由此影响反硝化和N₂O的释放性能。