水资源是社会和经济可持续发展的一个重要因素。城市污水处理已从原始的自然处理、单纯的一级、二级处理发展到利用各种先进技术深度处理污水，并且回用。城市污水处理是高能耗行业之一，污水处理的节能降耗将成为行业亟需解决的问题。 本研究以实际应用为目标，深入进行厌氧—好氧SBR处理生活污水小试及中试实验研究，确定了反应器处理生活污水的基质去除动力学参数；选择性地考察了有关操作运行条件对厌氧—好氧SBR处理生活污水效果的影响；并对厌氧—好氧SBR反应器活性污泥中硝化菌和反硝化菌进行初步分离、筛选及性能测试；另外通过求解SBR优化控制模型，确定SBR好氧阶段溶解氧优化控制曲线，并通过实验对SBR处理生活污水的优化效果进行验证。 通过进行厌氧—好氧SBR处理生活污水小试及中试实验研究，确定厌氧—好氧SBR处理城市污水的运行方式为：瞬时进水，厌氧搅拌3.0小时，好氧4.0小时，沉淀1.0h。温度从18℃上升到30℃，氨氮和总氮的去除速率是逐渐提高的；在此温度范围内，温度并不是影响COD、总磷去除效果的主要影响因素；出水氨氮及氨氮去除率受碳氮比的影响不大，而总氮、总磷去除则因碳氮比的不同而不同，碳氮比为8时，碳源即能满足反硝化和厌氧释磷的需要。厌氧—好氧SBR小试反应器稳定运行期间，去除效率基本稳定，出水COD、TN、TP浓度均能达国家城镇污水一级A排放标准(GB18918-2002)，COD、TP去除率均可达90％以上，TN去除率也可达70％，系统具有良好的脱氮除磷功能。厌氧—好氧SBR中试反应器出水及去除率基本与小试实验持平，其说明小试实验所确定处理生活污水的实验参数是比较合适的，其可以推广到中试实验。 通过对厌氧—好氧SBR小试反应器中活性污泥的定性检测，确定本反应器驯化的活性污泥确有硝化及反硝化细菌存在；并通过对反应器活性污泥细菌进行培养、筛选，获得硝化菌4株、反硝化菌3株。 通过进行厌氧—好氧SBR处理生活污水的基质去除动力学实验研究，测得细胞产率系数YCOD=0.119(gVS/gCOD)，细胞衰减常数b=0.027d-1，细胞的比增长速率(μ)与底物(COD)比降解速率(U)的关系式为μ=0.119UCOD+0.027。 针对SBR好氧阶段的物料平衡式及微生物反应动力学建立基本状态方程，并考虑溶解氧对生化反应速率的影响，对基本状态加以修正；以SBR反应器的基本状态方程和出水水质达标为约束条件，将污水处理的费用函数作为最优控制模型的目标函数，建立最优控制模型。利用四阶龙格—贝塔法对模型进行求解，并采用穷举的方法确定SBR好氧阶段溶解氧优化控制曲线。 SBR处理生活污水优化控制的实现主要是靠将自行编写的自适应模糊控制规则嵌入组态王软件的脚本语言中，根据所嵌入的规则调节输出频率，使溶解氧按预期值变化，并使运行费用最少，从而实现对溶解氧的优化控制。 SBR污水处理优化控制的应用实验结果表明，按溶解氧优化曲线曝气与按恒定鼓风机频率曝气相比，前者可以有效的降低曝气能耗。将进水混合COD浓度控制在400～500mg/L，污泥负荷在0.65kgCOD/(kgMLSS·d)左右，以去除1kg的COD计算，在保证达到相同国家标准的情况下，采用优化控制方式比传统控制方式节约29.8％的电量。