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针对小城镇污水处理厂运行管理水平低、能耗高、出水难以稳定达标排放等问题,以生物生态协同污水处理系统为研究对象,通过构建生物生态各单元污染物降解动力学模型,开展了生物生态污水处理系统协同优化研究,并在此基础上建立了以溶解氧溶度为控制变量、污染物浓度为状态变量、出水达标排放为约束条件、曝气能耗最小为目标的最优化方程,以达到出水稳定达标排放、生物处理单元能耗最低的目的;以重庆垫江县澄溪镇污水处理厂为例,分析了其污水处理过程中的节能降耗途径,提出了污水生物生态处理协同优化、提升泵房潜污泵控制、曝气系统控制等基于节能降耗的过程控制策略。研究的主要结果如下:①生物生态污水处理系统协同优化的思想是,最大限度地发挥生态单元的净化效能,以降低生物单元的处理负荷,降低能耗。即根据不同季节生态单元的最大面积去除负荷,得到生态单元的最大允许进水浓度,从而充分发挥生态单元的净化能力。以重庆垫江县澄溪镇污水处理厂人工湿地为例,当春季人工湿地最大面积去除负荷为:Ns(COD)0.032kg/m2·d; Ns(NH4+-N)0.007kg/m2·d时,污水在生物单元只需降解至COD:181.6mg/L,NH4+-N:34.6mg/L,既可排入生态单元。②在上述研究的基础上,构建了以生物池溶解氧浓度为控制变量,污染物降解为状态变量、出水达标排放为约束条件、曝气能耗最小为目标的最优化方程:1)目标函数:Jmin=R·5.7×10-4aQ(S0-S1)+0.001bQ(SA0-SA1)+cP/EA2)状态方程:3)约束条件:b0＜DO＜饱和溶解氧值将上述生物生态污水处理协同优化方法应用于重庆垫江县澄溪镇污水处理厂,以春季某天为例,当生态单元出水达标排放时,通过优化计算,得到生物单元SBBR池曝气反应时间为1.5h,溶解氧浓度DO为4.58mg/L,与未采用优化技术运行相比,节省了近7.1kWh/周期的耗电量,得到了较好的节能效果。③分析了重庆垫江县澄溪镇污水处理厂运行过程的节能降耗途径,提出该污水处理系统节能分别体现在污水生物生态处理协同优化、提升泵房潜污泵控制、曝气系统控制等几个环节。首先,根据不同季节人工湿地的最大面积去除负荷,确定生物生态单元的负荷分配;另外,提升泵房潜污泵采用集水池水位和进水流量联合控制方式,避免了水泵频繁启停易损坏水泵和能耗过大的问题;再有,由生物生态污水处理系统最优化算法,确定SBBR池反应时间和溶解氧浓度,并将DO值稳定在此设定值,实现鼓风曝气的节能。