氧化亚氮（N₂O）是一种强温室气体,在全球气候变化中起着重要作用。污水处理生物脱氮过程由于能够大量产生N₂O,被视为一种重要的人为温室气体释放源,因此,研究污水生物脱氮过程中影响N₂O产生的机制,具有重要意义。本论文通过序批式反应器（SBR）模拟缺氧-好氧污水处理过程,选择对污泥特性具有关键影响的运行参数（污泥浓度（MLSS）、碳源和剪切应力）,研究不同条件下处理系统中活性污泥特性和N₂O产生特征,结合污染物浓度变化和微生物群落结构演替规律,分析污泥特性和N₂O产生的相关关系,揭示运行条件对生物脱氮过程中N₂O产生的影响机制,为污水处理高效脱氮和温室气体N₂O减排技术开发提供理论支持。研究内容及试验结果如下:为探讨生物密度对污水处理过程污泥特性和N₂O产生的影响,建立三组缺氧-好氧工艺平行实验,MLSS分别为2000±100 mg/L、3000±100 mg/L和4000±100 mg/L。结果显示,随着MLSS的提高,污泥中胞内聚合物（PHA）和胞外聚合物（EPS）含量以及污泥粒径都有所上升,COD、TN和TP的去除率随之提高,N₂O-N转化率从2.6%提高到4.1%,活性污泥中微生物丰度和微生物种群多样性均随着MLSS的增加而增强,优势菌属Haliscomenobacter、Ignavibacterium和Sporosarcina的相对丰度随着MLSS的增加而增强,Blastocatella和Ferruginibacter的相对丰度均有所下降。分别以乙酸钠、丙酸和混合酸为碳源,考察碳源对污泥特性和N₂O产生的影响。以混合酸为碳源时,污泥粒径较大,并且活性污泥中PHA和EPS的含量最大,TN的去除率最小,N₂O的释放速率、产生量和转化率最大;以乙酸钠为碳源时,TN的去除率最大,而且N₂O的释放速率、产生量和转化率最小;碳源对系统微生物种群结构具有重要影响,以丙酸为碳源时,系统内微生物的丰度和多样性相对较高。为考察水体剪切应力在水处理过程中对污泥特性和N₂O产生的影响,在SBR反应器建立三组平行试验,内部剪切应力分别为15.3×10^-33 N/m²、35.5×10^-33 N/m²和60.7×10^-33 N/m²。随着系统内部剪切应力增大,NH₄⁺-N、COD和TN去除率逐渐升高,而TP的去除率则随之下降。活性污泥的粒径大小和EPS含量与剪切应力表现出正相关,而污泥PHA含量与剪切应力呈现负相关。系统内部剪切应力越大活性污泥中微生物物种越丰富,多样性越高。细菌中属Thauera、Ferruginibacter和Terrimonas的相对含量随剪切应力的增大而增加。