近几年,国家积极解决采乡镇生活污水问题力争提高乡镇居民生活环境质量。乡镇污水其独有进水特征造成污水处理厂出水水质无法稳定达标,其中TN超标现象较为突出,为了满足出水水质要求,许多污水处理厂将面临提标改造。提标改造工程需要耗费较大的资金和时间,若能原位改造通过强化工艺提升其处理污染物的效能,使其出水水质稳定达标,这将为乡镇污水处理厂的提标改造提供一种较为有可行性的新思路。本文采用以山地乡镇调研与实验室中试相结合的研究方式,首先分析探究山地乡镇污水特性下影响山地乡镇出水水质的因素;紧接着针对总结出影响出水水质的山地乡镇污水特征进行AO装置污染物去除模拟实验;然后在AO装置内增添MABR膜组件,并详细观察记录其挂膜特征;待挂膜成熟以及MABR-AO系统稳定后,进行山地乡镇污水特征下的污染物去除模拟实验,并与AO装置的去除效果进行对比分析;然后探索生物膜自身对污染物的去除能力,通过高通量测序技术研究分析生物膜的污染物去除能力以及其微生物菌落丰度和菌落构成。实验结果表明,山地乡镇污水特性下进水CODcr浓度、COD/TN值、厂内设备联动方式为主要影响出水水质的因素,其影响出水水质因素中占比分别为19.2%、31.1%和16.3%。在模拟不同进水CODcr浓度、较低COD/TN值和不同联动运行方式条件下MABR-AO耦合工艺与传统AO工艺相比,对污染物的去除率有不同程度的提升,在三种模拟条件下对有机物的去除率分别提升了3.60%、12.57%和3.64%;NH4+-N去除率分别提升了4.76%、0.05%和4.22%;TN去除率分别提升了16.63%、17.63和18.23%。在水力停留时间为6 h时,生物膜对有机物、NH4+-N以及TN相应的去除率分别为75.38%、50.80%和40.89%。其膜单位面积单位膜量每小时污染物去除量分别为9.17 mg·（h·m~2）-1、0.81 mg·（h·m~2）-1和0.91mg·（h·m~2）-1。生物膜比活性污泥中的菌落丰度较高,如Proteobacteria、Betaproteobacteria和Gammaproteobacteria等反硝化菌种在生物膜中的丰度均较高与活性污泥。实验表明,在乡镇污水特性下MABR膜组件强化AO工艺脱氮效能取得了较好的效果,为MABR膜组件原位强化乡镇污水脱氮技术奠定了基础。