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短程硝化是指将氨氧化控制在亚硝酸盐阶段，基于短程硝化的脱氮工艺（如短程硝化-反硝化，短程硝化-厌氧氨氧化）具有缩短反应历程、节能高效等特点被称为短程生物脱氮工艺，在废水生物处理领域具有广泛的应用前景。目前，对生物脱氮系统性能的分析普遍停留在宏观层面。微电极具有尺寸小，灵敏度高等特点，能在不破坏污泥形态结构的前提下测定污泥内部微环境条件及氮素空间分布特征，成为污水处理微观分析的有效技术手段。本文在宏观分析SBR短程硝化系统和生物转盘厌氧氨氧化系统脱氮效能的基础上，利用pH、NO3-、NO2-和NH4+微电极对系统中污泥基团内部微生态特性进行研究，为深入了解微观环境的反应机理，优化系统运行条件提供有力的理论依据。主要得出如下结论：（1）对SBR系统中短程硝化特性研究发现：随着系统的运行，AOB逐渐成为优势菌，氨氮去除率和亚硝氮累积率逐渐上升。氨氮的去除率从83.35%上升到91.87%，出水浓度从40.27mg/L逐渐下降到19.47mg/L。亚硝氮的积累率从81.61%上升到90.74%，出水浓度从131.51mg/L逐渐上升到175.42mg/L。同时，硝态氮的出水浓度逐渐降低。可见，在监测期间，SBR反应器稳定的运行。（2）利用微电极对短程硝化系统运行初期（第5天）和后期（第56天）污泥基团内部微生态特性测试发现：随着运行时间的增加，污泥内亚硝化区域越靠近表层，从800μm（前期）缩短到600μm（后期）。同时，后期污泥氨氮的降解速率和亚硝氮的生成速率更快，分别增至0.216μmol/(cm~2·h)和0.163μmol/(cm~2·h)，氨氮的转化率也从69.7%升高到85.1%。并且，后期污泥硝态氮生成速率变小。可见，随着运行时间的增加，短程硝化特征更加明显，系统稳定的运行。（3）对生物转盘系统中厌氧氨氧化脱氮特性研究发现，生物转盘反应器具有良好的脱氮效能。氨氮平均去除率达到91.18%，亚硝氮平均去除率达到96.65%，出水浓度都很低。总氮去除率为86.03%，平均总氮容积负荷为0.41kg/(m3·d)，pH从7.92上升到8.14。（4）利用微电极对不同pH条件下的厌氧氨氧化颗粒污泥内部微生态特性测试发现：随着pH的升高，氨氮和亚硝氮的降解速率呈现先增大后减小趋势。当pH=7时，氨氮和亚硝氮的降解速率分别为0.037μmol/(cm~2·h)与0.039μmol/(cm~2·h)。提升pH至8时，氨氮和亚硝氮的降解速率增大，分别增加到0.042μmol/(cm~2·h)与0.045μmol/(cm~2·h)。进一步提高pH至9时，氨氮和亚硝氮的降解速率明显下降，分别仅为0.020μmol/(cm~2·h)和0.024μmol/(cm~2·h)。可见，当pH=8时，厌氧氨氧化特征更明显，反应速率更快。（5）在pH=8时，利用微电极对不同温度条件下的厌氧氨氧化颗粒污泥内部微生态特性测试发现：随着温度的升高，氨氮和亚硝氮的降解速率呈现逐渐增大趋势。当t=26℃时，氨氮和亚硝氮的降解速率分别为0.048μmol/(cm~2·h)与0.050μmol/(cm~2·h)。当t=33℃时，氨氮和亚硝氮的降解速率都为0.055μmol/(cm~2·h)；当t=40℃时，氨氮和亚硝氮的降解速率最快，分别增加到0.083μmol/(cm~2·h)与0.071μmol/(cm~2·h)。可见，当pH=8，t=40℃时，最有利于厌氧氨氧化反应的进行。