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传统脱氮工艺普遍存在工艺流程复杂、能耗和剩余污泥量大、脱氮效率低等缺点，因此，国内外学者正在积极开展新型生物脱氮理论和工艺的研究，尤其同步硝化反硝化（SND）和短程硝化反硝化工艺倍受关注。但目前的研究主要集中在SND或短程硝化反硝化实现和影响因素上，而且该两种工艺要求的条件都很严格，需要低DO或者较高的温度等。本研究着眼于常温下的亚硝酸型SND实现和持久稳定，即将同步硝化反硝化和短程硝化反硝化两种技术结合起来，在单一好氧条件下实现短程硝化的基础上进行同步反硝化。试验采用序批式活性污泥法（SBR）和序批式生物膜反应器（SBBR），以低碳氮比的模拟城市污水为研究对象，系统研究了亚硝酸型SND的实现、影响因素和过程控制，分析了亚硝酸型SND的脱氮机理、动力学特性和生物学特性，证明在序批式反应器中采用亚硝酸型SND生物脱氮技术处理实际生活污水是一种行之有效的新工艺。
在SBR和SBBR反应器内，采用模拟城市污水，分别系统地考察了污泥龄、DO、pH值和C/N比等因素对亚硝酸型SND过程的影响，并得出了相应的控制参数。结果表明，在常温下，亚硝酸型SND在两种反应器内均能实现。SBR系统和SBBR系统在各自最优工况下进行了具有亚硝酸型SND脱氮功能处理低碳氮比城市污水的稳定运行，分别考察了它们的处理效能：在稳定运行的30 d内，SBR反应器对NH+-N、TN的平均去除率分别为95．4％和70．8％；SBBR反应器对NH4+-N、TN的平均去除率分别为96．7％和83．5％。总体来说，SBBR系统更容易实现亚硝酸型SND，并且脱氮效果更好。在SBBR反应器内，通过在线检测其中DO、pH和ORP的变化能够间接了解反应器内COD、NH4+-N的降解情况和亚硝酸型SND的反应情况，因此在SBBR反应器内，可以根据反应后期DO和pH曲线的特征点合理安排好氧曝气时间，实现对亚硝酸型SND的过程控制。
在对亚硝酸型SND影响因素与过程控制研究的基础上，探讨了亚硝酸型SND的脱氮机理和动力学模型。通过分析得出亚硝酸型SND的脱氮机理是微环境理论和微生物学理论，在反应初期以微环境理论为主导，而反应后期则是以微生物学理论为主导。通过动力学研究，得出亚硝酸型SND过程的亚硝酸盐氮饱和常数KNO2略高于常规单级反硝化过程的亚硝酸盐饱和常数，从量化的角度了解了亚硝酸型SND反应。通过显微镜和扫描电镜观察对亚硝酸型SND活性污泥和生物膜内的微生物特性进行了研究，发现活性污泥絮体（生物膜）内部、外部DO浓度造成的梯度差对亚硝酸型SND的实现起到了关键作用。FISH试验进一步验证了亚硝酸型SND反应器内硝化菌群以亚硝化菌为主。
试验证明，在序批式反应器内应用亚硝酸型SND生物脱氮是可行的，且在常温下可以实现亚硝酸型SND的持久稳定，为低碳氮比城市污水生物脱氮开创了一种可持续的新工艺。