目前我国城市生活污水排放量逐年增加，且污水处理厂污染物排放标准也日趋严格。然而我国城市生活污水普遍碳氮比(C/N)较低，导致脱氮除磷碳源不足，传统工艺常常需要投加化学碳源来实现深度脱氮除磷从而增加了污水处理厂的运行费用，同时传统工艺产生大量剩余污泥，其处理处置费用占据污水处理厂大部分运营成本。厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺因其无需有机碳源且污泥产量低被广泛关注，但生活污水中不存在ANAMMOX反应底物亚硝态氮，需前置短程硝化工艺。同时ANAMMOX反应会产生硝态氮，需要与反硝化反应结合形成同步厌氧氨氧化与反硝化工艺才能实现深度脱氮，此系统中反硝化菌与厌氧氨氧化菌争夺底物亚硝态氮，因此进入同步厌氧氨氧化与反硝化系统的水质应满足亚硝态氮与氨氮的比值至少大于ANAMMOX反应过程中两者的比值1.32。　　本研究课题针对以上问题，在常温条件下，以实际生活污水为研究对象，建立了部分短程硝化序批式反应器(PNSBR)，并对其实现、长期稳定运行、碳源利用率（反硝化利用碳源质量的最低理论值与进水碳源质量的比值）、菌群结构等进行了深入研究;接着考察了部分短程硝化的应用效果，分别建立了一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化、污泥发酵和反硝化(PNASFD)系统及分段式部分短程硝化、污泥发酵和反硝化、厌氧氨氧化(PN+SFDA)系统，实现了城市生活污水的深度脱氮。本研究课题的主要内容和结果如下:　　1.建立了部分短程硝化系统并实现了长期稳定的部分短程硝化效果　　(1)批次试验考察了在恒定溶解氧(DO)条件下和不同曝气量条件下的硝化过程中的氮转化情况，得出最佳曝气量(7.2-12L/(h·L))和曝气时间(2-3h)建立了部分短程硝化序批式反应器(PNSBR);　　(2)PNSBR在240d的运行过程中，好氧阶段DO始终处于较低水平(＜1mg/L)，且在pH曲线达到氨谷点（pH曲线由下降转为上升的点，此点出现证明系统内氨氮已完全转化为亚硝态氮）前停止曝气，另外系统排水后剩余的亚硝态氮能通过利用下周期进水中的碳源被完全反硝化去除。最终实现了出水亚硝态氮积累率(NAR)为94％-100％的长期稳定的部分短程硝化效果。　　2.通过优选运行模式和参数实现了PNSBR充分利用低C/N生活污水的原水碳源　　分别考察了进水量、排水比、曝气时间、沉淀时间、曝气后搅拌时间对PNSBR系统碳源利用率的影响，得出了充分利用低C/N生活污水原水碳源的最佳运行模式和参数，即排水比为35％，曝气2.25h，沉淀1h，曝气后搅拌1.5h。实现了系统碳源利用率由15.1％提高至31.3％。　　3.揭示了PNSBR系统闲置阶段的脱氮原理　　(1)验证了闲置阶段反硝化利用的碳源既不来自生活污水的外碳源也不来自内碳源PHAs;　　(2)应用Illumina Miseq高通量测序手段分析PNSBR系统污泥菌群结构，结果表明在属水平上，系统内主要功能菌群为Ottowia(15.4％)、Thauera(10.1％)、Moheibacter(7.8％)、Saccharibacteria-norank(5.8％)和Comamonadaceae-unclassified(5.7％)，Nitrosomonas(2.3％)，其主要功能是发酵产酸、反硝化、除碳和亚硝化，证明了系统内发酵产酸耦合反硝化反应的存在，解释了系统闲置阶段亚硝态氮大量去除的原因，也揭示了系统脱氮除碳的原理。　　4.建立了一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化、污泥发酵和反硝化(PNASFD)系统并实现了实际生活污水的深度脱氮　　(1)批次试验考察了部分短程硝化(PN)反应与厌氧氨氧化、污泥发酵和反硝化(ASFD)反应耦合在一个反应器中实现实际生活污水深度脱氮的可行性;　　(2)建立一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化、污泥发酵和反硝化(PNASFD)系统，具体启动方法为:将PNSBR系统通过运行模式的调节实现部分短程硝化、污泥发酵和反硝化(PNSFD)系统的建立，再加入Anammox菌实现一体化PNASFD系统的建立;　　(3)一体化系统稳定运行阶段的好氧和缺氧过程中Anammox菌均起作用，系统的总氮去除率(TNRR)均在90％以上，出水总氮(TN)浓度低于6.1mg/L，出水氨氮浓度低于3.8mg/L。　　5.建立了分段式部分短程硝化、污泥发酵和反硝化、厌氧氨氧化(PN+SFDA)系统并实现了实际生活污水的深度脱氮　　将PNSBR与实验室已实现同步污泥发酵、反硝化、厌氧氨氧化(SFDA)的上流式厌氧污泥床反应器连接形成分段式PN+SFDA系统，系统出水TN浓度低于14mg/L，出水氨氮浓度低于5mg/L，TNRR高达81.9％-96.1％。