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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水质影响较大。污水处理厂曝气池溶解氧(DO)浓度多控制在2mg 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条件可影响活性污泥中微生物生理机能及种群结构进而影响对降解微量污染物的效果。基于此，本研究以解析低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.采用间隙曝气前缺氧生物反应器开展了降解生活污水的中试实验，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℃、曝气时间比0.5、曝气阶段平均DO浓度约1.0mg L-1、总HRT16.6h、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.通过活性污泥批次实验，研究在活性污泥中SAs去除机制，考察了污泥来源、污泥菌群组成、初始基质(COD、NH4+-N)浓度及污泥浓度对SAs的去除影响。研究结果表明表明七种SAs在活性污泥中的去除速率与其跨膜扩散通量正相关。磺胺噻唑(STZ)作为代表物，其在活性污泥中主要去除机制为生物降解，硝化菌和好氧异养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、污泥浓度的提升STZ的去除率提升。STZ降解过程可以NH4+-N存在或缺失分为共代谢降解或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.利用序批式活性污泥反应器(SBR)，控制反应器中DO浓度，模拟低DO、高DO及缺氧/好氧三种工况条件，考察了不同DO条件下SBR对SAs去除。研究结果表明，低DO反应器中污泥相比缺氧/好氧反应器和高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。三个SBR对环境相关浓度(15μgL-1)STZ的去除结果显示，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，低DO反应器对STZ的去除率(50％)略低于高DO活性污泥反应器(65％)。