为积极应对我国污水处理行业面临的处理水氮污染物排放限值不断严格的趋势,论文着眼于对生活污水产生、输送和处理的整个流程逐步进行分析,以持续削减污水处理厂尾水氮污染物排放浓度为目标,解析了自污水产生到进入市政管网过程中氮组分赋存形态的迁变规律,明确了污水输送过程中不同赋存形态氮元素在管网流动过程中的转化规律和去除机理,掌握了污水处理过程中氮污染物形态转化和去除过程。对城市污水中氮类污染物的合理控制将提供可靠依据,具有重要的理论和实用价值。对生活污水中氮污染物的组成和来源进行分析,结果表明污水中超过70%的氮元素是由占污水总量不足1%的尿液贡献的,粪便中氮污染物则占整个生活污水总氮的14%,其主要存在形式分别为尿素和有机氮。尿液中尿素与化粪池污泥和管网中的生物膜接触,可迅速水解转化为氨氮;粪便中有机氮与化粪池污泥接触,可促使其水解与转化,并最终导致污水中氮组分的赋存形态由开始产生时以有机氮为主,快速转化为进入市政污水管网时以氨氮为主。城市污水中尿液和粪便中氮组分的绝对优势以及有机氮在初期收集过程中的转化特性,决定了城市污水进入管网和污水处理系统的主要组分为氨氮。在污水输送过程中,对市政管网内污水氮污染物沿程分布的监测结果表明,污水中氨氮浓度沿程逐渐升高,但TN指标有所降低,表明管网内生物膜对水中氮污染物有一定的去除效果。采用以氯化铵、大豆分离蛋白作为氮源的人工配水,进行了城市污水中氮组分在管网迁移转化的模拟实验。研究结果表明,在流经1200m污水管道后,污水中溶解性总氮(DTN)浓度分别下降了1.30mg/L、1.58mg/L、2.09mg/L。而且,附着于管网生物膜中的微生物可利用污水中的氨氮和蛋白合成多种氨基酸用于生命代谢活动。δ15N稳定同位素和三维荧光分析结果表明,管网中的微生物优先利用蛋白类有机氮源进行生命代谢;当水中无蛋白类有机氮时,氨氮类无机氮源是微生物生物基质合成与代谢的重要氮源物质。研究结果进一步表明,微生物的代谢产物会向污水中释放类腐殖酸类物质,增加水中难降解性有机氮的含量。对城市污水处理过程中不同处理单元氮污染物的赋存形态和去除途径进行分析研究,结果表明曝气沉砂池和初沉池对污水总氮的去除率超过10%,结合δ15N稳定同位素技术确定该部分氮污染物的去除主要由于水中颗粒态氮的沉淀作用而被去除,且曝气沉砂池内还存在一定的氨挥发作用导致污水中氨氮浓度下降;二级生物处理工艺过程中氮组分的迁移转化特性分析结果表明:硝酸盐在厌氧池内的反硝化作用与缺氧池效果相当,厌氧池和缺氧池内微生物均具有水解氨化作用,且明显优于好氧反应池。研究结果还表明,整个生物处理过程中均会有溶解性有机氮(DON)的产生,但厌氧和缺氧反应池中的同化作用所产生的DON量仅为好氧反应池的29.6%和17.5%,而且会有一部分好氧池内形成的DON由于污泥回流而在厌氧池和缺氧池内被微生物降解、利用的现象存在。