本课题采用传统A2O工艺及其改进型A-A2O工艺处理低C/N比(平均C/N为2.5)实际生活污水,研究其脱氮除磷性能。为减少外投碳源、提高脱氮除磷效果,重点研究了其反硝化除磷特性和实现短程硝化反硝化的控制措施,以及短程硝化引起的亚硝态氮积累对系统生物除磷的影响。　　 研究结果表明:处理低C/N比实际生活污水时,在不设置预缺氧区、无外加碳源的情况下,全程硝化反硝化型A2O工艺的脱氮除磷能力受到严重影响,TN平均去除率仅为47.1％;此时A2O工艺几乎无除磷能力,缺氧段有释磷现象的发生。而设置预缺氧区的A-A2O工艺的脱氮除磷能力较传统A2O工艺有明显的提高,TN平均去除率可达60.7％,PO43-P平均去除率为55.9％;此时系统存在反硝化除磷现象,缺氧段除磷率为31.4％～46.9％。由于实际生活污水C/N比较低,设置预缺氧区的A-A2O工艺的反硝化能力仍会受限,造成系统内硝态氮或亚硝态氮积累;从而导致仍有部分硝态氮或亚硝态氮进入厌氧区,使聚磷菌不能充分释磷合成充足的PHA,这是导致低C/N比A-A2O系统除磷效果差的主要原因之一。　　 通过控制好氧区DO浓度为0.3～0.5mg/L,同时增大系统内回流比以降低系统好氧实际水力停留时间(actual hydraulic retention time,AHRT),成功启动并维持了短程硝化反硝化,亚硝态氮积累率稳定维持在90％左右,氨氮去除率维持在95％以上。通过对不同硝化类型以及不同DO水平下A-A2O工艺脱氮效率的比较研究发现,无外加碳源的低DO短程硝化反硝化阶段与外加碳源的高DO全程硝化反硝化阶段的TN去除率相当;短程硝化反硝化型A-A2O工艺仅需投加全程硝化反硝化型A-A2O工艺外投碳源量的1/3即可取得较之更好的脱氮除磷效果。在高DO全程硝化反硝化型A-A2O工艺外投碳源会导致严重的污泥膨胀,而向低DO短程硝化反硝化型A-A2O工艺外投碳源并不会引起污泥膨胀。A-A2O工艺在低DO(0.3～0.5mg/L)条件下长期运行,并不会导致A-A2O工艺发生污泥膨胀,反而有助于改善其污泥沉降性能。　　 此外,与全程硝化反硝化型A-A2O工艺不同的是,短程硝化反硝化型A-A2O工艺中由于亚硝态氮的积累,致使在好氧区内形成较高浓度的FNA。而较高浓度的FNA对好氧吸磷的抑制是导致短程硝化反硝化型A-A2O工艺除磷效果恶化的另一个主要原因。通过外投碳源可提高系统的反硝化能力,降低硝态氮和亚硝态氮积累对系统除磷效果的影响,提高系统的除磷能力。　　 通过提取富集氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)的基因组DNA,经两次常规PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳,以纯化回收的DNA扩增片段作为实时荧光定量PCR检测AOB数量的DNA标准品,建立了检测AOB数量的实时荧光定量PCR标准曲线。并利用实时荧光定量PCR技术比较了A-A2O系统在不同运行条件及亚硝态氮积累率下的AOB菌群数量。结果表明,随着系统亚硝态氮积累率的上升,系统内AOB菌群数量也大幅上升。全程硝化反硝化和短程硝化反硝化时,系统内的AOB菌群数量分别为5.28×109 cells/(g·ML VSS)和3.95×1010 cells/(g·ML VSS)。此外研究表明,亚硝态氮积累率的下降相对于AOB菌群数量的下降有一定的滞后性。