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针对目前城镇污水低碳源脱氮除磷难,污泥处理处置难,城镇污水厂运行成本高等问题,本文提出一种新型组合式工艺改良A20-侧流除磷工艺,来解决城镇污水面临的难题。新型组合工艺应用改良A20为处理反应器,结合侧流除磷技术,以城市污水处理厂曝气沉砂池出水为处理对象,探讨系统在长污泥龄(SRT)低碳源、限氧曝气等条件下脱氮除磷效果,同时采用现代分子生物学技术解析侧流除磷过程中活性污泥微生物群落结构、组成与相对丰度变化。研究结果表明：1)采用限氧渐增方式曝气,合理分配溶解氧(DO),在降低33.3%曝气量情况下,系统有好的脱氮效果,其中COD、氨氮、TN去除率分别达到72%、95.8%、51.1%,出水浓度分别为27.5mg·L-1、0.65 mg·L-1、15.1 mg·L-1;2)在A20厌氧前端增设小段缺氧池可以很好的反硝化降低硝酸根浓度,使其浓度小于1.5 mg·L-1,减轻了硝酸根对厌氧释磷的抑制作用；3)污泥外循环侧流量越大,TP去除效果越好,回流点为缺氧池时系统TP去除效果要好于厌氧池、好氧池；4)侧流除磷和厌氧缺氧好氧交替变化可以富集强化聚磷菌(PAOs)和反硝化聚磷菌(DNPAOs),侧流后DNPAOs占PAOs,总量的84%,TN去除率由侧流前的51.1%升高到侧流后的61.1%,TP去除率由35.5%升高到92.7%,但侧流前后COD、NH4+-N去除无显著差异,去除率分别在74%、95%左右。另外,这种结合工艺可以实现污泥减量化和解决除磷菌与脱氮菌之间的生长代时矛盾。微生物群落分析发现,侧流改变了反应器细菌群落结构及微生物种类组成相对丰度发现。侧流除磷后,反硝化除磷微生物Thauera spp和Dechloromonas spp.丰度值分别提高至9.0%和8.5%,而Acinetobacter spp.丰度值从8.9%下降至1.2%。综合结果表明,将侧流除磷技术与改良A20工艺相结合,可以富集反硝化除磷菌,提高聚磷菌释磷能力。同时可以解决除磷菌与脱氮菌之间的泥龄矛盾,实现在长污泥龄(140d)下稳定去除污染物,使出水水质基本满足城镇污水排放—级A标准。