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污水排放标准日趋严格,众多新建和原有污水处理厂都面临着氮、磷达标排放的压力,以防止富营养化为目的脱氮除磷已成为学术界的主要研究目标之一,我国的污水处理行业正面临着污水深度脱氮除磷的问题。本研究自主研发的城市污水脱氮除磷创新工艺——智能化控制序批性生物膜反应器(ICS-SBBR),与传统的生物脱氮除磷工艺相比,具有单池运行,不需物理分区,微生物浓度高等优点。ICS-SBBR工艺系统以独特的运行方式按照时间顺序形成交替运行的(好氧/缺氧)n环境,创造有利于硝化、反硝化、好氧吸磷和反硝化摄取磷的环境条件,实现高效脱氮除磷,曝气时间和水力停留时间短,既节约了能耗,又减小了占地面积,降低了基建投资。本研究以混纺纤维填料计时器控制序批性生物膜反应器(TCS-SBBR)为参比,研究了不同进水C/N比下,混纺纤维填料ICS-SBBR工艺系统的脱氮除磷性能和微生物多样性；以悬浮填料TCS-SBBR为参比,研究了不同水力停留时间(HRT)、不同进水C/N比和C/P比时,悬浮填料ICS-SBBR工艺系统的脱氮除磷性能、反硝化菌和聚磷菌种属组成。主要研究成果如下：不同的进水C/N比和控制模式对悬浮填料ICS系统和TCS系统COD和NH4+-N的去除影响不大；但对TN的去除影响显著,尤其是当C/N比为5.0和3.3时,ICS系统对TN的去除率分别比TCS系统高15.5%和12.1%。C/N比对磷去除的表观影响不明显,但ICS系统和TCS系统内磷的去除机理不同,ICS系统中没有厌氧释磷现象的发生,缺氧期内能发生反硝化除磷,TCS系统为传统的厌氧释磷好氧吸磷工艺。ICS系统比TCS系统节能40%,HRT缩短30%。ICS系统内生物膜微生物生长环境为(好氧／缺氧)n,Bacteroidetes(拟杆菌纲)类群占群落的45%,为优势菌群,而TCS系统内生物膜微生物生长环境为厌氧／好氧,Betaproteobacteria(β-变形杆菌纲)类群占群落的37%,为优势菌群；优势菌群的不同,导致ICS系统和TCS系统对氮的去除效果和除磷的机理不同。以悬浮填料SBBR系统为研究对象,在一个运行周期内,调整TCS系统的‘厌氧+好氧’时间,共设置4种HRT工况：(3+5)h、(3+6)h、(4+5)h、(2+7)h。在4种HRT工况下,HRT对ICS系统去除有机物、氮和磷的性能没有影响,但对TCS系统NH4+-N、TN和TP的影响较大,尤其是当(4+5)h时,去除效果不显著(53.6%、82.9%和69.0%),而(2+7)h时,仅部分恢复(48.0%、68.4%和75.7%)。C/N比对悬浮填料ICS系统和TCS系统内TN的去除影响显著,ICS系统对TN的去除率分别为96.3%、89.7%和84.3%,而TCS系统则为89.2%、79.5%和76.8%；对TP去除的表观影响不明显,去除率均为100%。仅改变C/P比不影响ICS系统和TCS系统对TN和COD的去除。对悬浮填料ICS系统和TCS系统中反硝化菌和聚磷菌的研究发现,反硝化聚磷菌是聚磷菌中的重要组成部分,在缺氧环境下能够成为优势菌群；系统中存在着能直接好氧吸磷的聚磷菌,可不经过厌氧释磷阶段而直接除磷,且系统需要的HRT较短。