本文主要是在本课题组已有的研究基础上,对异养菌及自养硝化菌能量代谢特性进行对比分析,进一步完善活性污泥系统能量研究的理论体系,并明确了能量代谢动力学方程参数的求解方法。通过研究有机物降解与硝化的关系以及低碳源情况下活性污泥系统硝化情况,建立了硝化与活性污泥系统关键参数之间的关系,结合生长代谢能量动力学方程对系统进行优化。本文首先对调研资料和我国污水处理厂建设发展现状进行分析,结果表明曝气设备在污水处理厂总能耗耗中占有相当大的比例,曝气系统的节能对污水处理厂节能具有相当大的意义。在总结已有研究成果的基础上,通过分析异养菌和自养的硝化菌的生理特性,明确了硝化对活性污泥系统供氧要求的巨大影响及对系统关键参数选择的限制,从而阐明了硝化因素对城市污水处理能量模型研究的重要意义。本次研究通过模型试验求解了关键参数Yg、Kd、A、mNADH,得到能量动力学方程:在有机物降解过程与硝化关系的研究中,实验结果表明低碳源的情况下,异养菌的生长受到抑制,弱化了异养菌对电子受体O2和营养物质氨氮的竞争优势,同时,系统中氨氮浓度相对较低,不对硝化产生抑制作用,这些情况对系统的硝化是有利的。在系统参数对硝化的影响研究过程中,通过分析模型实验结果,认为在低碳源的情况下,系统硝化速率的决定性因素之一就是系统硝化菌的浓度,这个浓度可通过MLVSS反映;而系统的硝化活性是由系统硝化速率和MLVSS共同决定的。对实验数据进行拟合得到了泥龄（θc）、MLVSS与系统硝化活性（qN）及出水氨氮浓度（SN）的关系,并通过求导分别得到硝化活性最强和硝化程度最好的情况下的θc和MLVSS的值,提出增强系统硝化活性的途径。能量动力学方程与系统硝化情况关系式的联合运用说明能量动力学方程的意义在于给出了泥龄取值的一种理论依据,结合能量的因素,以比能量消耗速率为中间纽带,以系统硝化情况为限制性因素,在确定泥龄的同时也确定了HRT、MLVSS等关键参数,对出水NH₄⁺-N浓度也有所预测。