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本文以低碳源城市污水为处理对象，对改良型复合A2/O工艺的去污性能进行了研究，通过改变反应器体积比、进水流量分配比、混合液回流比、污泥回流比和进水C/N比等运行条件，探讨了不同运行参数下系统的去污特性。通过试验结果分析，确定了系统的最优运行工况。当系统以厌氧池、缺氧池和好氧池的体积比为1:1:3、缺氧池和厌氧池进水分配比为3:2、混合液回流比为200%、污泥回流比为50%的工况运行时去污性能最佳，系统进水COD、NH4+-N、TN和TP平均浓度分别为239.57mg/L、37.44mg/L、43、25mg/L和4.90mg/L，出水平均浓度分别为31.86mg/L、1.39mg/L、11.29mg/L和0.23mg/L，平均去除率分别为85.70%、96.18%、73.49%和95.93%，出水水质满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。研究结果表明，系统以最优工况运行时，缺氧池和厌氧池反硝化作用对硝态氮的去除量约占TN去除量的60%~70%，系统中微生物同化及其他因素对TN的去除作用对系统脱氮具有重要的意义，同时缺氧池吸磷量约占TP去除量的25%，表明系统中富集了一定数量的反硝化聚磷菌。通过试验考察了系统在低温时的去污性能。当系统在水温为12~18℃，以最优工况运行时，系统进水COD、NH4+-N、TN和TP平均浓度分别为276.29mg/L、39.10mg/L、49.50mg/L和6.28mg/L，出水平均浓度分别为42.43mg/L、2.91mg/L、13.85mg/L和0.34mg/L，平均去除率分别为84.42%、92.62%、71.84%和94.50%，出水水质满足一级A标准。当温度降低至9~12℃，系统反硝化效率迅速下降，成为限制系统脱氮效果的主要因素。水温降低至7~9℃，系统硝化效果变差，成为限制系统脱氮效果的主要因素，TP去除率相反略有升高。当原水COD浓度较低时，通过投加甲醇，使C/N比提高到5.5时，系统在以最优工况运行时，该工艺即可实现良好的同步脱氮除磷效果。通过对系统各反应器中pH的监测，发现系统各反应器中的pH受混合液和污泥回流线路和比例等运行参数的共同影响。改良型复合A2/O在以最优工况运行时，各反应器内pH稳定，无需投加酸碱调节。