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目前我国的水体中的氮污染问题已经非常严重，随着每年排放水量的增多，大量的氮化物排入河流湖泊，引发严重的氮污染，破坏水体的生态平衡，使水体质量恶化，影响渔业发展和危害人体健康，据有关研究表明，除分子态的氮以外，所有氮循环中间产物的积累都会对人类和环境产生不良影响，其中以NH3-N、NO3--N和NO2--N的危害最为严重。传统的生物脱氮工艺硝化过程与反硝化过程分开，流程复杂，运行成本高，且脱氮效率不高，曝气生物滤池作为新型的深度处理工艺，因其工艺特点，简化了脱氮流程，节省了投资，克服了传统生物脱氮工艺的缺点。因此，如何在曝气生物滤池工艺中取得良好的脱氮效果，并通过沿程生物量、细菌群落分布特征来分析曝气生物滤池的脱氮机理具有重要意义。本文通过曝气生物滤池中试系统处理模拟废水，采用快速排泥法进行挂膜启动，连续运行30天后，反应器对CODCr、NH3-N和TN的去除效果稳定，陶粒外部肉眼可见生物膜呈深黄褐色，镜检可见固着型纤毛虫等原生动物存在，从处理效果和微生物相角度均表明反应器挂膜启动成功。随后研究了水力停留时间（HRT）、TCODCr/TN、气水比、pH值对曝气生物滤池脱氮性能的影响并对其进行优化，得到最佳运行条件为：HRT为4h，TCODCr/TN为2:1，气水比为5:1，pH值为7.0~8.0。在最佳运行条件下，曝气生物滤池对CODCr、NH3-N、TN的去除率分别为85.71%，86.54%，57.58%，出水浓度分别为23mg/L、7mg/L、28mg/L，曝气生物滤池去除有机污染物性能和脱氮性能良好。在最佳运行条件下，研究了曝气生物滤池沿程脱氮性能以及其微生物量和细菌群落分布情况，发现了反应器去除有机物主要在中上部滤层，脱氮主要在中后部滤层，曝气生物滤池沿程生物量沿水流方向逐步缓慢递减，进水端和出水端生物量相差较大，但沿程的细菌种群变化不大，反应器整体微生物丰富度都很高；NO3--N浓度随着滤层深度的增加呈现先增加后减少过程，并在滤层160~240cm处与TN同步减少，未发现NO2--N有累积现象。曝气生物滤池主要通过反硝化作用脱氮，并没有发生明显的短程硝化反硝化，同步硝化反硝化为曝气生物滤池主要脱氮途径。