由于城镇生活污水中氨氮浓度的不断增高，现有的活性污泥法和生物膜法脱氮工艺的处理能力已难以满足GB18918-2002中规定的氨氮排放限值，而导致水体富营养化的进一步加重。因此，国内外专家和学者将现有的生物脱氮工艺进行改进，或开发新型经济高效的生物脱氮技术成为水污染控制行业的研究热点。A/O生物脱氮工艺是当前城镇污水处理厂中应用广泛且技术成熟的污水处理工艺之一。该工艺好氧段内的硝化细菌是硝化作用的主力微生物，由于其是一类好氧自养型微生物、且生长周期长、易受到外部环境的影响。因此论文通过富集培养活性污泥内的硝化细菌，并将其固定；然后将其应用到A/O工艺的好氧段，来强化A/O工艺的脱氮能力；同时对强化系统的运行参数进行优化，以及系统的综合去污能力进行分析。试验在温度为20~30℃、pH为7.0~8.0、DO为2.0~3.0mg·L-1的条件下，通过逐步提高培养液内氨氮负荷的方法富集培养活性污泥内的硝化细菌。当氨氮负荷为0.3g·g-1·d-1时，氨氮的降解速率可达到3.48mg·g-1·h-1；C/N比为1.8时有利于活性污泥絮体的生长。经过8周的富集培养，每毫升污泥中亚硝酸细菌和硝酸细菌的数量分别增加到1.1×108和1.4×108，分别是未富集污泥中亚硝酸细菌和硝酸细菌的5.5×103倍和3.1×104倍；同时在对比富集前后活性污泥对氨氮的去除效率，结果表明，富集后的污泥在10h内可降解水体中85.1%的氨氮，硝化速率是未富集污泥硝化速率的3倍。采用多面空心小球作为固定载体吸附固定富集培养后的硝化细菌，该法具有固定简单、使用周期长、成本低、处理废水效果相对较好的优点。在最佳的固定小球投加量11个/L混合液的情况下，随时间的增加固定态硝化细菌对氨氮仍可保持较高的去除率；在低温条件下，固定系统对氨氮的去除率虽有所降低，但总体可保持较高的氨氮去除率，效果优于悬浮态硝化细菌。在工艺运行参数优化中表明，当A/O好氧段的DO浓度为2.5mg·L-1、硝化液回流比R为2.0、污泥回流比r为60~80%、SRT为10~15d、HRT为7h（反硝化系统为3h、硝化系统为4h）时，强化系统内不仅有足够的微生物量，而且活性污泥和固定的硝化细菌都可保持较高的活性；对氨氮和总氮的去除效果较好，出水中各指标满足排放要求。在最优的运行条件下，综合分析强化系统对常规污染物指标的去除效果。试验结果表明，系统对COD的去除率达到94.5%以上，氨氮的去除率保持在96.0%以上，总氮的去除率保持在85.0%以上；同时在低温条件下，对氨氮和总氮仍可保持较高的去除效果，效果优于单一的A/O脱氮工艺。