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水资源短缺和水体富营养化是当今世界环境保护面临的严峻问题,随着水体富营养化现象日益严重,污水排放标准要求日趋严格,开发出一种高效、经济、节能的脱氮除磷新工艺成为水体污染防治领域的研究热点。本文在生物脱氮除磷理念指导下,以原有脱氮除磷污水处理工艺研究为基础,针对传统脱氮除磷工艺存在的高能耗、碳源竞争和污泥龄的矛盾,进行了反硝化除磷脱氮工艺试验研究；建立了双污泥短程硝化反硝化除磷脱氮系统A2N-SBR;分析了系统的影响因素,考察了系统长期稳定运行效果,运用微生物生理生化试验结果和分子生物学基因测序16Sr DNA手段,对反硝化聚磷菌进行菌种鉴定。采用低氨氮浓度向高氨氮浓度驯化的方式达到短程硝化系统N-SBR的快速启动,并考察温度、pH. SRT和DO等因素对N-SBR运行效果的影响。试验结果表明：亚硝态氮积累率并非与温度成正相关,11～14℃温度段和30-33℃温度段短程硝化效果要好于15-20℃温度段,此外,通过延长微氧曝气时间的方式能够一定程度上增大亚硝态氮积累率；pH的变化能够引起游离氨FA浓度的变化,在FA浓度小于10mg/L条件下,pH与亚硝态氮积累率成正比,短程硝化反应过程中,pH曲线呈骤然降低又迅速升高后逐渐降低的趋势；SRT为8d大于亚硝酸菌的世代周期而小于硝酸菌的世代周期,亚硝酸菌得到最大积累；低DO环境有利于亚硝酸菌生长,DO为0.5～1.2mg/L短程硝化效果最佳。当温度为25～30℃,pH为7.3-7.5,SRT为8d,DO为0.5-1.2mg/L最佳运行条件下,短程硝化反应最彻底,亚硝态氮积累率为90.62%,出水亚硝态氮浓度为62.06mg/L,最大比亚硝态氮积累速率为8.36mg/gVSS.h。通过电子受体的转变,将传统聚磷菌污泥驯化为以亚硝态氮为电子受体的反硝化聚磷菌污泥,成功实现了反硝化除磷系统的启动,分析pH、SRT、温度等因素对A2-SBR运行效果的影响。结果表明：当pH为6.5-8时,最大厌氧释磷速率、最大缺氧吸磷速率与pH值成正相关,pH>8时,易形成磷酸盐沉淀除磷效果变差；连续不排泥系统除磷效果不稳定,当SRT<24d时,随着SRT的增大,反硝化聚磷菌DPB吸收外碳源并转化为聚p羟基丁酸PHB的量越多,除磷效果越好,出水COD浓度越低。随着温度升高,微生物新陈代谢速度加快,释磷和吸磷能力提高,电子受体NO2--N利用率提高,但温度过高达到32℃时,单位质量污泥中微生物可利用的碳源相对减少,致使反硝化聚磷菌除磷能力下降；电子受体亚硝态氮投加方式和浓度是反硝化除磷系统稳定运行的关键,与集中投加电子受体相比,连续滴加电子受体的系统抗亚硝态氮的抑制能力更强,亚硝态氮浓度过小导致电子受体不足,吸磷不彻底,亚硝态氮浓度过大,对反硝化除磷菌产生毒性,影响除磷效果,26mg/L为反硝化除磷最佳亚硝态氮浓度。当pH为7.8,SRT为24d,温度为24℃,连续滴加亚硝态氮浓度为26mg/L最佳运行条件下,系统平均除磷率为88.04%,出水TP浓度为1.05mg/L。双污泥短程硝化-反硝化除磷脱氮系统是将N-SBR反应器含亚硝态氮出水连续滴加到A2-SBR反应器的缺氧吸磷运行阶段,为系统反硝化除磷反应提供电子受体,达到除磷脱氮的目的。双污泥系统稳定运行30d测定COD、TN、TP出水平均浓度分别为：22.72mg/L、3.64mg/L和1.1mg/L；典型周期内N-SBR反应60mmin内COD的去除基本完成,反应结束亚硝态氮浓度为74.4mg/L,亚硝态氮积累率为94.8%; A2-SBR厌氧末释磷量达10.53mg/L,缺氧吸磷结束出水TP浓度为1.14mg/L,去除率达88.8%,NO2--N出水浓度为0.53mg/L。反硝化除磷机理与传统好氧除磷机理十分相近,唯一的区别在于电子受体不同,本文的电子受体为亚硝态氮,消耗单位还原型辅酶NADH2所产生的ATP量不同,造成了吸磷量不同。反应中基质浓度的变化能够反映反硝化聚磷菌代谢过程,厌氧条件下,74.07mg/L外碳源COD和78.61mg/L糖原转化为150.88mg/L PHB,且发生明显的释磷现象；缺氧条件下,PHB作为电子供体,19.55mg/L NO2--N作为电子受体进行反硝化除磷,出水TP浓度为1.08mg/L,除磷率达84.79%。采用生理生化实验和16Sr DNA分子微生物学手段对反硝化除磷系统中筛选出13株菌进行了扩增和测序,鉴定出PB、PF、NCl-1、NG1和NG2均为烷源戈登氏菌属,PC为鞘胺醇单胞菌属、PDl为副球菌属、PD2为氨醇单胞菌、PE为迪茨菌属、PG为短波单胞菌属、NC1-2和NC1-3为嗜麦芽窄食单胞菌属、NF为司徒茨假单胞菌；构建了菌种系统发育树；通过纯菌种吸磷释磷实验,确定菌种除磷能力强弱和亚硝态氮去除效果。本文建立了双污泥生物反硝化除磷脱氮系统,并实现了稳定运行,为解决生物脱氮除磷问题提供了新的思路和方法；发现4株尚未见文献报道的反硝化除磷菌,丰富了现有的除磷菌种,具有一定的理论意义与实用价值。