在天然水环境中，不可避免存在着磷，而磷也是生物赖以生存的重要营养源。但水体中磷的含量过高会引起水体富营养化。寻求一种经济、稳定、可靠的除磷方法则成为现今水污染防治亟待解决的问题。国内绝大多数的污水处理厂都采用厌氧/好氧生物除磷工艺，但在实际运行过程中，A/O工艺经常会因为暴雨，进水成分、硝酸盐浓度等外界因素的干扰而使得除磷性能恶化甚至可能造成整个生物除磷系统的崩溃。而在另一方面，A/O工艺对污水中挥发性脂肪酸的含量有较高的要求。当进水中VFA含量不足时，需要向污水中投加一定计量的VFA以保证A/O系统生物除磷的正常进行，也因为这样使污水处理的运行成本大大增加了。A/O工艺对VFA的过度依赖严重制约了其在实际污水处理中的进一步应用和推广。延长静置段的好氧生物除磷工艺(AEI)是本课题组在研究中发现的一种新型生物除磷工艺。此工艺在未经过厌氧阶段的情况下直接进行好氧曝气也能达到良好的除磷效果。在前期的研究中，我们发现AEI工艺在除磷过程中对VFA的依赖远低于A/O工艺，在仅以葡萄糖为碳源的系统中仍然能够获得理想的除磷效果。因此AEI生物除磷工艺的成熟与确立可能开发出一种经济，便捷，稳定的生物除磷工艺。本课题在国家自然科学基金的资助下，研究几种关键的环境因素(即pH值、碳源、曝气强度以及静置时间)对AEI生物除磷工艺的影响及影响机理，进一步完善AEI生物除磷理论。研究结果表明：在pH值对AEI生物除磷工艺的影响研究中，选取的三个pH值(7.0±0.2，7.5±0.2，8.0±0.2)条件下，当pH值为7.5±0.2时，系统的除磷效率最高，此时AEI除磷系统的平均除磷率达到97.8%。在实验中发现AEI生物除磷工艺对pH值表现出较A/O工艺更高的适应性，虽然不同的酸碱度条件下系统表现出来的除磷能力各不相同，但是总体除磷效果仍然能保持较高水平。研究中发现pH通过影响微生物细胞膜表面的电势差，一方面影响乙酸被动扩散进入细胞的动力，另一方面则会改变乙酸主动运输过程中的能量需求，而当pH值为7.5±0.2时，微生物体内与除磷过程相关的两种关键酶活性最高，此时系统中聚磷菌也出于竞争优势地位。在以VFA为碳源的AEI生物除磷研究中，分别选取乙酸和丙酸作为其单一碳源，两个反应器均能够很好的实现磷的去除，以乙酸为碳源的AEI生物除磷反应器能够更快的达到自身除磷最大值，此时乙酸反应器中平均除磷量达到14.7mg/L，而以丙酸为单一碳源的AEI生物反应器在经过更长时间的驯化后，其除磷效果较前一阶段又有提升，其平均除磷率由70%增加至92%。机理研究表明，当驯化时间延长，丙酸反应器中两种与除磷相关的关键酶活性明显提高，系统中聚磷菌在与聚糖菌的竞争中所表现出的优势更为明显，在好氧阶段糖原的合成量也随之下降，从而使系统中通过水解等作用产生的能量更多的用于聚磷的合成，最终导致其除磷效率得到改善。AEI生物除磷系统在不同曝气强度下，当曝气量为200L/h时，系统除磷效果较好，除磷效率达到85%以上，此时系统污泥的沉降性能较好。曝气量继续加大到400L/h后，尽管除磷率较200L/h时更高，但此时系统中污泥发白，沉降性能变差。进一步研究表明，在AEI生物除磷过程中曝气强度一方面在好氧阶段由于氧气供给关系的变化导致氧化还原当量的过程受到影响，进而影响整个除磷过程的能量供给关系，另一方面通过影响与聚磷合成相关的外切聚磷酸酶的活性来对系统除磷效率产生影响。在对AEI反应周期的不同静置时间对其影响的研究中，当静置时间为8h时，系统除磷效率最高，其平均除磷率达到95.18%。随着静置期的延长，微生物体内磷酸激酶的活性也随之增加。由于磷酸激酶的作用，微生物在静置期的聚磷水解得以顺利进行，为下一周期好氧吸磷提供基础，系统除磷效率的变化规律表现为随静置期的延长而增加。在不设置静置期时，微生物的释磷作用将会发生在下一周期的好氧曝气初期，且微生物体内的聚磷将不断累积，当聚磷在微生物体内达到某一浓度后将不再增加，此时系统的除磷能力不断恶化，甚至可能丧失。通过对四种环境因素对AEI生物除磷过程的影响以及对其过程产生作用的原理的深入分析与探讨，进一步完善了AEI生物除磷理论，为此工艺的应用提供了丰富的理论基础以及数据支撑。