随着水体富营养化问题的日益严重,氮素污染控制已经成为水环境保护工作的重要课题。生物脱氮是减少废水中氮素排放的主要技术方法,传统活性污泥法、A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟和SBR等在废水脱氮方面发挥了重要作用,但是仍存在着处理效率不稳定、基建投资和运行费用高、抗冲击能力差等问题,因此研究开发新型高效脱氮技术成为当务之急。短程硝化反硝化具有节约供氧量,碳源需求少,剩余污泥量低等优点,能够克服传统生物脱氮的不足,有望形成一种高效、经济的新型生物脱氮技术,越来越受到人们的关注。亚硝酸盐积累是实现短程硝化反硝化的关键,高氨氮废水的亚硝酸盐积累和短程硝化研究已取得很大进展,而对于低氨氮城市废水,如何能快速简单地实现亚硝酸盐的长期稳定积累,还有待于深入研究。因此,为了探讨城市废水等中低浓度含氮废水实现短程硝化反硝化的可行性,本文以曝气生物滤池模型反应器为依托,研究常规条件下生物过滤工艺处理模拟城市废水过程亚硝酸盐积累的形成规律及其稳定维持对策。试验研究过程中,通过对比考察自然挂膜和接种挂膜两种反应器启动方式,探讨不同启动方式对曝气生物滤池亚硝酸盐积累的影响规律;通过系统考察进水pH值,溶解氧,进水负荷和游离氯等对曝气生物滤池亚硝酸盐积累的作用效能,研究不同工艺参数和运行条件对亚硝酸盐积累的作用规律;通过对不同运行条件下亚硝酸盐积累情况的系统分析,研究探讨促进曝气生物滤池亚硝酸盐稳定积累的技术措施和控制对策。研究结果表明,自然挂膜相对于接种挂膜更有利于亚硝酸盐积累的形成和长期维持,接种挂膜则更有利于曝气生物滤池的启动运行。在自然挂膜启动过程中,曝气生物滤池出现了明显的亚硝酸盐积累,亚硝酸盐积累率最高达到80%以上;接种挂膜启动较快,3天后氨氮去除率即可达到90%以上。控制曝气生物滤池的运行条件,如调整进水pH值,调节供氧量,提高水力负荷和投加氯都可以实现常规条件下生物反应器的亚硝酸盐积累。最适宜形成亚硝酸盐积累的进水pH值范围为6.5～7,过低和过高的进水pH值都不能有效的形成亚硝酸盐积累;较低的溶解氧有利于亚硝酸盐氮的形成,明显的亚硝酸盐积累出现在溶解氧小于0.5 mg/L时,最高时亚硝酸盐积累率可达80%以上;提高水力负荷有利于亚硝酸盐积累,曝气生物滤池滤速提高到10 m/h后,相对于滤速为1 m/h时亚硝酸盐积累率提高了52.5倍;通过加氯可以实现亚硝酸盐的积累,当进水游离氯为4 mg/L时,曝气生物滤池连续运行20天后,亚硝酸盐积累率可达60%～70%。为了进一步探讨曝气生物滤池亚硝酸盐积累的维持控制对策,根据前期试验结果对生物过滤反应器的运行控制条件进行了整体优化,系统考察了亚硝酸盐积累的长期稳定性和维持控制效能。研究结果表明,当进水pH值为6.5～7,溶解氧为1～1.5 mg/L,滤速为5 m/h,水温为20～30℃条件下,模型反应器系统能较快地实现亚硝酸盐积累,在60天的运行周期内,亚硝酸盐积累率稳定维持在65%～75%。本文旨在探讨常规条件下通过合理的控制运行条件及工艺参数实现亚硝酸盐长期稳定积累的可行性对策。通过生物过滤模型反应器的长期连续运行,本文系统考察了启动方式和进水pH值、溶解氧、进水负荷以及游离氯等对曝气生物滤池亚硝酸盐积累的影响规律,建立了有利于形成亚硝酸盐积累的曝气生物滤池新型启动模式,研究得出了不同工艺参数和运行条件对亚硝酸盐积累的作用规律,总结提出了促进曝气生物滤池亚硝酸盐稳定积累的技术措施和控制对策。本研究首次探讨了生物过滤工艺处理低氨氮城市废水过程中实现亚硝酸盐积累的可行性,为进一步研究利用短程硝化技术处理低氨氮废水提供了新的思路和借鉴,同时丰富了短程硝化反硝化理论,还对生物过滤工艺的短程硝化反硝化研究具有重要意义。