活性污泥工艺是市政污水厂普遍采用的生物处理工艺，其降解COD、脱氮除磷效率对受纳水体影响较大。污水处理厂曝气池溶解氧（DO）浓度多控制在2 mg L–1以上，以达到较好的降解COD、硝化效果。然而由此造成的耗能在污水厂总能耗中占比较大，成为活性污泥工艺能效研究的关注重点。低DO活性污泥工艺通过在线监测与反馈控制，有望显著降低工艺能耗的同时，实现常规污染物达标排放。此外，低DO工艺对微量污染物的去除影响亟待研究，以更全面的认识其处理效能。本文以解析低DO条件下活性污泥工艺的脱氮效能及对磺胺类抗生素（SAs）去除机理为研究目标。通过控制低DO曝气，考察活性污泥生物工艺脱氮及对SAs处理效能。结论如下：

     1. 针对一种间隙曝气前缺氧生物反应器进行中试试验，研究其在低DO条件下对常规污染物处理效能。考察了不同曝气时间比、混合液回流比、水力停留时间（HRT）等组合工况下该生物反应器去除COD、氮、磷的效果。研究结果表明，反应器可以维持高的污泥浓度，进而高效去除污水中的COD。脱氮效率可通过调节工艺运行参数来提高：在进水流量一定时，减少曝气时间比（即增加停曝时长）；在曝气强度一定时，调低混合液回流比；当进水流量升高时，同时增加曝气时间比与循环时长。当反应器达到稳态运行后，在水温17.4?28.6 °C、曝气时间比0.5、曝气阶段平均DO浓度约1.0 mg L–1、总HRT 16.6 h、混合液回流比1.5条件下，COD、氨氮（NH4+-N）、总氮（TN）、总磷（TP）的去除率可达> 90%、> 90%、70%?80%、> 80%，出水COD、NH4+-N、TN指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准，出水TP指标满足一级B排放标准。

     2. 探明了在活性污泥中，硝化菌和异养菌均对SAs的降解均有贡献。通过不同来源污泥进行实验，表明选定SAs在活性污泥中的去除与药物的跨膜扩散通量正相关。选定磺胺噻唑（STZ）作为代表物，其在活性污泥污泥中降解及抑制实验显示，自养菌和好氧菌对其降解均有贡献，其中吸附、异养菌降解、总去除率分别为13.0%、57.0%、88.8%。初始基质浓度及污泥浓度对其活性污泥中的去除均有影响。随着初始COD浓度的提升STZ的去除率提升。随着污泥浓度的提升，STZ的去除率提升。STZ降解过程可根据NH4+-N存在和缺失分为共代谢降解及内源代谢降解两个阶段，STZ的共代谢降解随着初始氨氮浓度提高而提高。

     3. 考察了低DO条件下SBR对SAs去除。通过不同曝气策略控制SBR反应器初步实验。批次实验确定低DO反应器中污泥相比缺氧/好氧反应器中污泥和高DO反应器中污泥，对选定SAs具有基本相当或较高的去除效率。对反应器添加环境相关浓度STZ进行实验结果表明，低DO条件下，活性污泥系统生物相种群多样性增加，但由于硝化活性较低，使得对STZ的去除略低于高DO活性污泥反应器。