生物脱氮是一种高效、经济的污水处理技术,而亚硝酸盐反硝化工艺作为近年来发展起来的一种新型生物脱氮工艺,逐渐受到国内外专家学者的关注。相比传统的生物技术,该工艺具有反应速率快,节省碳源,污泥产量少等优点。但是,在亚硝酸盐反硝化过程中,由于运行环境及水质参数的影响,会产生一些中间产物,比如一氧化氮（nitric oxide,NO）和氧化亚氮（nitrous oxide,N₂O）。NO和N₂O的积累会诱发各种环境问题,比如温室效应、酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾等。此外,NO还会对微生物,动物,人体等产生严重危害。因此,在污水生物处理过程中,不但要保证污染物的高效去除,还要严格控制NO和N₂O产生。目前关于亚硝酸盐反硝化过程中N₂O积累的研究相对较多,但是涉及NO的则比较罕见。因此,深入研究亚硝酸盐反硝化过程中NO和N₂O的产生机理,并据此提出有效改善措施,对全面推动该工艺的广泛应用具有重要意义。针对以上问题,本论文研究了不同条件（COD/N,初始pH,进水浓度,磷浓度,饥饿时间）下亚硝酸盐反硝化过程中NO和N₂O的积累特征,并结合微生物功能基因、群落结构变化以及活性污泥数学模型,对其产生机理进行详细分析,得出的主要结论如下:（1）低COD/N可以减少NO的积累,但是会导致高浓度N₂O积累。不同COD/N条件下缺氧期初期NO的迅速积累可能是由于厌氧阶段积累的电子快速反硝化导致的。而N₂O的积累主要与电子竞争程度有关。（2）低pH和高进水浓度都会导致NO和N₂O大量积累,而当NO积累量高于3.58mg L^-1时会完全抑制反硝化的进行。高浓度NO和N₂O的积累主要与游离亚硝酸（free nitrous acid,FNA）和NO对反硝化还原酶的抑制有关,此外,亚硝酸盐对亚硝酸盐还原酶（Nir）的刺激也可能对NO的积累有一定贡献。（3）高磷浓度下NO和N₂O的积累量仅为低磷浓度的9.85和11.07%。这可能是因为高磷浓度条件下微生物活性恢复能力强,反硝化细菌丰度高,能够促进NO的还原。同时,高磷浓度条件下能够合成更多的胞内聚合物,有利于缓解各还原酶之间的电子竞争。而且,高磷浓度条件下反硝化聚磷菌的富集也有助于减少N₂O产生。（4）不同饥饿时间下NO的积累是由于饥饿-饱食的运行模式引起的电子分配不平衡所致。饥饿时间越长,电子分配不平衡现象越严重。但是饥饿时间过长,则会对酶活性有影响,从而缓解电子分配不平衡所引起的NO积累现象。N₂O的积累主要与FNA的抑制,电子竞争以及饥饿时间长短有关。此外,结果显示,饥饿时间对NO积累的影响明显大于对N₂O积累的影响。（5）在亚硝酸盐反硝化过程中,不同条件下均检测到了较高浓度的DO,这主要是微生物在NO解毒过程中的歧化产氧作用所致。而且NO积累量越多,对反硝化的抑制越严重,NO歧化产氧现象越明显。（6）基于对亚硝酸盐反硝化过程的分析,建立了全面、准确的ASMN（Activated sludge model for nitrogen）和ASM-ICE（Activated Sludge Model with Indirect Coupling of Electrons）数学模型。它们不仅可用于预测污染物的转化,还有助于分析NO和N₂O的积累机理。该模型的建立可以为亚硝酸盐反硝化工艺的实际运行和参数优化提供一定的理论依据。