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为了解决现有生物脱氮除磷工艺存在脱氮与除磷难以同时达到高效的问题，本论文对新型的污水处理工艺——双循环两相生物处理工艺（Bi-Cyclic Two-phase biological process，简称BICT工艺）进行了中试规模的研究。该工艺通过设置两套污泥系统，实现不同种群微生物的分相强化培养，减小因对生长条件的不同需求对工艺性能产生的影响，从而达到对氮、磷的高效稳定去除。本研究所采用的原水为苏州新区污水厂的实际城市污水，BICT的中试处理规模为4.8m3／d（充水比1／3）、7.2m3／d（充水比1／2）。主要研究内容为：确定独立硝化区的运行参数（停留时间、温度等）和硝化速率以及探讨该设置对提高工艺性能所起的作用；确定系统的反硝化效果与速率并研究影响反硝化的各种因素；确定BICT工艺适宜的运行控制条件，如主反应器泥龄、充水比、上清液回流比、主反应器运行模式等。研究结果表明，中试条件下，BICT系统主要通过三种途径完成脱氮：序列硝化反硝化、同步硝化反硝化和同化脱氮。其中序列硝化反硝化是脱氮的主要途径，在本研究的条件下约占氮总去除量的70％；而同步硝化反硝化和同化脱氮所占的比例分别在10％、20％左右。独立硝化区的设置强化了硝化作用，硝化速率常数达到0.39h-1。主反应器由于合理控制了运行模式及硝化液回流比，实现了较好的反硝化效果，平均反硝化速率常数为0.0116 mg TN．（mg VSS·h）-1。硝化过程受温度、有机负荷、硝化液回流比的影响较大。反硝化过程受DO、碳源的数量和构成形式以及异养菌数量的影响较大。研究也表明，在本研究的条件下，BICT工艺适宜的控制条件为：主反应器泥龄5d、充水比1／2、硝化液回流比150％、主反应器运行模式为前曝气30min／缺氧搅拌60min／后曝气60min／沉淀撇水90min，其中进水60min，分布在前曝气阶段和缺氧搅拌阶段的前30min内。在此控制条件下，系统运行稳定高效，COD、TN、TP的去除率都达到80％以上，出水效果都接近或优于一级排放标准。