随着水体富营养化的日益严重，去除水中氮素污染已经成为当今水污染防治领域的一个热点。近年来人们对硝化反硝化理论与技术进行了大量研究，其中悬浮载体生物膜由于具有强化处理效果，简化处理流程等优点而受到广泛关注。本文主要针对开发的一种新型悬浮载体生物膜反应器中的硝化、亚硝化性能及生物膜特性进行了研究。　　研究开发了一种新型悬浮生物载体，其材料为加有无机活性离子的聚丙烯塑料，外形呈空心圆柱型，内部有向心的圆柱条。规格为Ф53×53mm，密度为0.99g/cm3，孔隙率为90％，总表面积为236m2/m3。载体表面经过特殊处理，以便于微生物的挂膜。试验研究表明，该悬浮载体具有良好的生物附着性。　　试验对悬浮载体生物膜上同步硝化反硝化及其影响因素进行了研究。考察了 DO浓度在1～3mg/L之间时，DO的变化对氨氮降解效率、反硝化效率的影响；探讨了 C/N比对反硝化反应的影响，以及 C/N的适宜范围；同时，研究了温度对硝化反应的作用。试验结果表明，当 DO浓度为2 mg/L，C/N为8～10，温度为20～30℃，反应器具有较高的硝化效果，平均硝化率在90％以上，同时系统的反硝化率在40％左右。　　试验研究了水流剪切力对悬浮载体生物膜的厚度和表面特征的影响。探讨了水流速度由0.032 m/s提高到0.056 m/s和0.089 m/s时，生物膜的厚度及表面粗糙度随着表面剪切力增大而减少情况；通过扫描电镜对悬浮载体生物膜结构形式、生物膜的厚度等进行了观察；从研究结果可看出，悬浮载体生物膜的厚度主要在80～130 um之间，生物膜顶层的结构显得疏松和杂乱，而底层的生物膜结构相对整齐和均匀；生物膜表面呈现出不平整的、类似山丘状的起伏特征。试验结果还表明，随着水流剪切力的增加，膜的表面形貌变得相对平滑。　　试验研究了不同水流剪切力和基质浓度对生物膜上胞外分泌物（EPS）的影响。探讨了水流剪切力与胞外多糖分泌的相关关系；考察了 COD浓度对 EPS分泌的影响；研究结果表明，当水流速度由0.032 m/s提高到0.056 m/s时，胞外多糖的分泌量在增加前出现了一个迟缓期；14d后生物膜上胞外多糖的分泌又逐渐回落到水流剪切力变化前的水平。当水流速度由0.056 m/s增加到0.089 m/s时，22 d后生物膜上胞外多糖的分泌量回落到水流剪切力变化前的水平，这说明水流剪切力的改变对胞外蛋白的影响较小，胞外蛋白基本上在4～5.5 mg/g MLSS之间波动。研究结果还表明，提高COD浓度促进了 EPS的分泌，基质浓度的变化对 EPS的影响并不像水流剪切力的影响一样，没有出现滞留时间。　　试验研究了苯酚浓度对悬浮载体上微生物硝化功能的抑制情况。考察了苯酚浓度在0～20 mg/L时，苯酚浓度对硝化的抑制作用，以及苯酚降解速度对硝化反应的抑制影响；探讨了温度与硝化反应、抑制时间之间的变化规律。试验结果表明，随着苯酚浓度的增加，硝化抑制作用增强。同时可看到，当启始浓度低于10 mg/L时，微生物对苯酚降解结束后，硝化活性可以完全恢复，苯酚的硝化抑制是可逆的、非竞争性抑制。试验结果还表明，反应温度在20～30℃时，随着温度的升高，苯酚的降解加快，抑制时间缩短，有利于硝化反应的进行。此外，当 pH值在7～8.2时，降低 pH值，苯酚的降解速度加快，苯酚对硝化反应的抑制的时间变短。　　试验研究了悬浮载体生物膜对中高浓度氨氮降解情况与亚硝酸的积累情况。研究表明，在进水氨氮浓度为420 mg/L,温度为25℃，HRT为24h， DO为2 mg/L，pH为8时，氨氮去除率达到75％以上，亚硝酸氮的积累达到70％以上，试验实现了较高的氨氮去除率和稳定的亚硝酸氮积累。亚硝酸的比生成速率为5.868 mg/(L·h)，远远大于硝酸盐氮的比生成速率0.9931 mg/(L·h)。　　试验对悬浮载体生物膜反应器的动力学模型进行了考察，氨氮去除动力学模型，对不同初始浓度的合成废水和生活污水的间歇实验数据模拟结果表明，该模型能够较好地用于评价和描述悬浮载体生物膜的生物降解过程。试验对悬浮载体生物膜同步硝化反硝化的动力学模型进行了初步探讨，提出了悬浮载体生物膜上同步硝化反硝化的动力学模型，通过对试验数据模拟结果表明，该模型直观地反映反应器内同步硝化反硝化发生的进行程度。