在众多污水处理工艺中,SBR(Sequencing Batch Reactor)是近年来国内外研究较多的一种污水生物处理技术,由于它具有工艺流程简单、运行方式灵活、可控性好等优点,在间歇排放的工业废水及中小城镇污水的处理中得到广泛应用。但是,SBR法也存在控制操作复杂、运行费用较高等缺点。为了解决 SBR法在处理实际污水中存在的问题,以及如何降低能耗,实现节能减排的目的,本论文以实际生活污水为研究对象,采用SBR中试反应装置、变频曝气技术以及基于pH值、DO、频率(f)等参数的实时控制系统,研究了分段进水工艺、短程脱氮工艺等新型工艺的特点及节能效果,并开发了低温下快速启动短程的方法,同时针对系统运行过程中出现的实际问题,考察了硝化反应的抑制因素、活性污泥衰减速率及活性污泥膨胀原因和特点。本论文研究的主要内容表现在以下几个方面:　　 针对传统SBR工艺的运行特点,以生活污水为研究对象,采用变频鼓风机控制DO恒定。首先分析了长期稳定运行过程中系统的脱氮除磷性能；其次考察了SBR工艺去除有机物及硝化反硝化过程pH值的变化规律及基本原理,建立SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程的控制策略。在此基础上,通过对比工频、变频两个工况及DO浓度为0.5、1.0、1.5、2.0mg/L时系统的能耗情况,以及分段进水工艺的节能效果,提出SBR工艺更为节能的运行方案。　　 为了实现SBR系统的低温短程脱氮,本论文以实际生活污水为研究对象,分析了短程生物脱氮技术的原理及控制因素；通过引进新的控制参数,即鼓风机频率f,研究了其作为SBR系统控制参数的可行性,并采用频率及pH值联合控制,实现系统的短程硝化；同时考察了SBR短程生物脱氮工艺的节能效果,并通过FISH试验,进一步分析了短程硝化系统的微生物种群结构。　　 针对中试SBR系统处理实际生活污水长期运行过程中发生的污泥膨胀现象考察粘性膨胀污泥的特性,并从微生物角度深入探讨SBR系统发生污泥膨胀的机理；试验过程中所观察到的粘性膨胀现象及机理分析对于实际污水处理厂的运行控制有重要的指导作用。　　 氨氧化反应作为短程脱氮过程中的限速步骤,对短程脱氮工艺的实现和维持至关重要,本试验以亚硝积累率为95％以上的短程污泥为研究对象,分别对不同pH值、不同氨氮浓度下的氨氧化过程进行了研究分析；同时考察了FA对氨氧化反应的抑制,提出了FA与pH值协同抑制氨氧化反应的理论。　　 针对目前国内外对硝化动力学参数的研究进展,以及SBR活性污泥系统中的异养菌、氨氧化细菌(AOB)、亚硝氧化细菌(NOB)的生理特性,考察了三类微生物种群在低温条件下的好氧衰减过程和厌氧衰减过程；并通过测定OUR的方法对比分析得出三类微生物在不同条件下的衰减速率。