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随着国家排水要求的日益严格和城镇生活污水排放量的逐年递增,我国污水处理面临着处理效率提高和运行费用增加的双重压力。城镇生活污水低C/N、低C/P的特征造成现有污水厂的氮、磷去除效率低下,其原因主要是目前使用较多的单污泥系统,存在污泥龄、碳源之间的矛盾与竞争,导致氮、磷难以同步高效去除。因此,保证高效脱氮除磷的基础上实现节能降耗是缓解水体富营养化、保障污水处理可持续发展的重点。本课题采用的A2/O-BAF双污泥系统由A2/O活性污泥系统和BAF生物膜系统串联组成,短污龄运行的A2/O主要完成除磷和反硝化,长泥龄的BAF实现稳定的硝化过程,A2/O中富集的反硝化聚磷菌可利用BAF回流的硝态氮或亚硝态氮作为电子受体完成缺氧吸磷,通过“一碳两用’方式高效处理低C/N和低C/P的城镇生活污水。试验通过工况优化、过程控制和统计分析,在保证A2/O-BAF系统的高效脱氮除磷基础上实现节能降耗,为我国低C/N和低C/P生活污水的高效低耗运行提供试验支撑和技术支持。主要研究成果如下:(1)11～14°C的低温条件下,控制系统污泥龄12 d、硝化液回流比(200%)、污泥回流比(100%),将A2/O系统的HRT从8h逐步延长至11 h,使活性污泥逐渐适应低温环境,发现在平均进水COD、NH4+-N、TN和TP浓度分别为193.1、58.6、60.3和5.1 mg/L时,出水COD、氨氮、TN和P043--P均值分别保持在38.64、2.30、13.80和0.42 mg/L,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准:在此基础上,探究了曝气量和有效填料高度对BAF硝化性能的影响,发现控制BAF中曝气量为60 L/h和100 L/h时,出水NH4+-N浓度小于5.0 mg/L所需的有效填料高度分别为1.8 m和1.0 m,继续增大曝气量至120 L/h时,气水流冲击导致生物膜脱落,造成出水NH4+-N大于5.0mg/L;对稳定运行的A2/O-BAF系统缺氧段进行物料衡算和统计分析,得出缺氧段同步去除的△PO43--P/△N03--N为0.47～1.75,其均值为 1.20,标准差为0.29。(2)在进水中逐渐投加氯化铵(NH4Cl)和磷酸二氢钠(NaH2P04),逐步降低进水的C/N和C/P,探究了系统在不同C/N和C/P条件下系统的营养性污染物的去除情况,发现分别向进水中投加25～35 mg/LNH4Cl和2 mg/LNaH2P04使原污水C/N和C/P降低到2.40和31.40时,系统可维持良好的脱氮除磷效率,平均出水COD、NH4+-N、TN和PO43--P浓度分别为38.70、3.50、14.73和0.46 mg/L,此时污泥浓度稳定在2400 mg/L,SⅥ保持在122 mL/g;进一步降低C/N和C/P会导致大量污泥解体,污泥浓度降低到1200～1400 mg/L,SⅥ达到 135 mL/g。(3)通过调整A2/O系统V厌氧:V缺氧:V好氧=3:52和2:62,对搁置长达2个月的活性污泥进行活性恢复,探究了两种体积比对系统脱氮除磷性能恢复的影响,发现两种启动模式对COD和氨氮的去除影响较小,出水浓度均能满足一级A要求;V厌氧:V缺氧:V好氧=3:5:2更有利于TN和P043--P的去除性能恢复,第4d时出水P043--P浓度达到了0.42mg/L,第7d出水TN浓度为14.20 mg/L,运行稳定后的平均厌氧释磷量达到了27.60 mg/L,且V厌氧:V缺氧:V好氧=3:5:2时污泥沉降性能更好,SⅥ为95～100 mL/g。(4)采用人工配水对污泥驯化后自然挂膜的方式启动亚硝化型BAF反应器,在稳定实现亚硝化后逐渐提高硝化液回流比,使A2/O与BAF系统串联运行,探究了亚硝化型BAF的快速启动策略及和亚硝化型反硝化除磷系统的氮、磷同步去除比例,发现污泥驯化阶段,出水N02--N逐渐从7.5mg/L提高至43.1mg/L,对应的亚硝态氮积累率从62.5%增加到94.3%,出水NO3--N浓度先小幅增长后降低,最终保持在3.2mg/L;在硝化液回流比为200%时BAF出水TN浓度均值为13.3mg/L,满足一级A标准;对稳定运行后的A2/O-BAF反应器缺氧段进行物料衡算和正态分布统计,得出缺氧段亚硝化型反硝化除磷过程中同步去除的△ PO43--P/△ NO2--N在 1.2～2.2之间变化,△PO43--P/△NO2--N=1.71 的概率为 52%,标准差为 0.14。