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在环境污染问题日益突现的当下，中国的水体富营养化问题频发。为解决中国面临的水资源可持续利用和水环境危机等问题，应努力寻求经济、高效的污水处理技术。活性污泥法作为现有污水处理厂普遍采用的处理技术，也同样面临着相当多的难题，比如碳源不足、水处理能耗大等问题。短程硝化生物脱氮技术作为一种新型生物脱氮技术，具有高脱氮效率，同时兼备节约外加碳源和节省曝气的优势。短程硝化同时也是厌氧氨氧化工艺实现的前提条件。目前的短程硝化脱氮工艺主要应用于高氨氮废水的处理中，面对中国的城市生活污水现状，应努力开发并应用针对低氨氮、低C/N水质的短程硝化生物脱氮污水处理技术。利用缺氧条件下游离亚硝酸(Free Nitrous Acid，FNA)对氨氧化菌(Ammonium Oxidizing Bacteria，AOB)和亚硝酸盐氧化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria，NOB)的选择性抑菌作用可以实现对活性污泥中亚硝酸盐氧化菌淘汰。 本论文以SBR(Sequencing batch reactor)和A2O(Anaerobic Anoxic Oxic)工艺为研究对象，通过采用低C/N比城市污水，以北京高碑店污水处理厂剩余污泥为接种污泥，重点考察了FNA对AOB和NOB的活性影响，探究了游离亚硝酸(FNA)预处理在SBR系统中和A2O系统中实现短程硝化脱氮工艺的可行性。主要研究内容和结论如下: 1.不同浓度的FNA和不同预处理时间对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性影响存在较大差异。 发现当FNA浓度为1.12mgHNO2-N/L，pH=7.0时，经过3h的缺氧处理，AOB和NOB的活性分别下降了60％和86％，FNA对NOB有一定的选择性抑菌效应。预处理时间为3h时，NOB的受抑制程度始终大于AOB，这种差异随着浓度的增加而不断变大。但随着预处理时间的增加，AOB的活性下降速率大于NOB，所以AOB和NOB受抑制的程度差异逐渐变小，FNA的生物毒性选择性差异将不再明显。 2.对SBR反应器内活性污泥进行FNA预处理，可以实现了短程硝化反硝化脱氮。 采用FNA预处理使得SBR反应器出水具有较高的亚硝酸盐积累率，伴随着SBR反应器的运行，AOB的活性得到了较快的恢复，而NOB的恢复周期较长。经过27d即162个周期后，随着NOB活性的恢复，系统的出水中亚硝酸盐积累率(nitrite accumulation rate，NAR)降低到了51.79％,系统的短程硝化遭到了破坏。 3.FNA对不同来源活性污泥中AOB和NOB的活性的影响存在显著差异。 采用浓度为0.067mgHNO2-N/L和0.11mgHNO2-N/L的FNA对不同来源的活性污泥进行3h的预处理，包括传统A2O全程硝化污泥、分段进水UCT全程硝化污泥和SBR工艺全程硝化污泥。发现了不同来源活性污泥中AOB和NOB的活性变化存在较大差异，这种差异可能与活性污泥的菌群结构有较大的关系，不同种属的硝化细菌可能对FNA的耐受程度存在着较大差异，所以导致了预处理结束后不同来源的活性污泥的氨氧化速率和亚硝酸盐氧化速率之间的差异较大。 4.投加FNA对活性污泥进行预处理后A2O反应器的运行效果和微生物菌群结构发生较大变化。 投加FNA并对活性污泥进行缺氧处理后的A2O反应器平均出水NH4+-N、NO2--N和NO3--N分别为12.76mg/L、1.56mg/L和7.82mg/L，亚硝积累率仅为20％左右,并没有实现预期的短程硝化。高通量和定量PCR的结果也表明，投加FNA并进行缺氧处理后活性污泥中的微生物菌群结构发生了较大的变化，FNA的生物毒性使得AOB种群丰度降低，导致系统的氨氧化过程受到了较大影响。Nitrobacter和Nitrospira被高浓度FNA抑制的同时，Nitrotoga适应了系统中高FNA浓度的环境并得到了增殖，是造成系统无法通过FNA预处理实现连续流A2O工艺短程硝化的原因。