温室气体(如 CO2、CH4、N2O等)的增加是导致全球变暖的重要原因，其中，N2O是一种重要的温室气体。N2O温室效应约为 CO2的265倍，且在大气中稳定存在114年。污水生物脱氮过程是 N2O的一个重要来源，据估计，污水处理中 N2O年释放量为0.3-3×1012 kg，占全球N2O总释放量的2.5-25％。因此，对污水生物脱氮工艺中N2O的生成机制及削减工艺进行研究具有重要的理论和实践意义。　　本研究采用 A/O生物脱氮工艺模拟装置，选取了 DO、硝化液回流比、C/N、碳源种类、pH、Cu2+浓度以及 Fe3+浓度条件作为研究对象，考察了不同条件下城市污水A/O生物脱氮过程中的工艺运行效果及 N2O逸散情况。研究发现，随着 DO的升高N2O逸散量先增大然后逐步减少；硝化液回流比为100%及300%时 N2O逸散量比硝化液回流比为150%及200%时减少；碳源种类分别为 NaAc、NaAc与葡萄糖混合、葡萄糖时 N2O逸散量逐步上升；随着 C/N的升高 N2O的逸散量逐步减少；随着 pH的增高N2O逸散量逐渐减少；Cu2+浓度为0 mg/L及2 mg/L时N2O逸散量较大，进水Cu2+浓度为0.014-1.0 mg/L时N2O逸散量较少；Fe3+浓度的变化对于N2O的逸散量影响很小。通过CO2当量排放强度(CO2 equaivalent, CO2-eq)分析发现，DO浓度为1.13 mg/L、硝化液回流比为100%、外加碳源为NaAC、C/N为4、进水pH为7.22、进水Cu2+浓度为0.1 mg/L、进水Fe3+浓度为20 mg/L时可以取得最佳的环境效益和经济效益。　　由第3章的研究发现，A/O工艺中DO条件的变化是N2O的逸散量变化的主要影响因素之一，因此对于不同DO条件进行微生物群落结构进行分析意义重大。本研究选取了好氧段曝气量分别为800 mL/min和3500 mL/min时缺氧段及好氧段的泥样进行高通量测序分析，研究不同DO条件下微生物群落结构，进而从微生物层面分析不同DO条件对于脱氮及 N2O产生的影响。研究表明，随着曝气量的增大反应器内微生物多样性逐渐减少、但是适合好氧条件生长的优势菌属所占比例会逐渐增大；随着曝气量的增大氨氧化菌优势菌属比例增大，且引起了反硝化菌中优势菌属的改变。N2O主要产生在好氧段，低 DO条件下氨氧化菌属 Nitrosomonas的反硝化途径是好氧段 N2O产生的主要途径。本研究从水质指标变化及微生物群落结构分析两方面入手，确定了 N2O的生成机制，对污水处理厂的节能减排及可持续发展提供了理论依据。