传统的AAA(Alternating aerobic and anoxic)工艺是一种介于严格的连续流和间歇式活性污泥法之间的工艺，进水连续地进出反应器，在一个完整的周期内，通过切换曝气停启在同一个反应器中交替地进行硝化和反硝化反应以达到污水脱氮的目的。通过对AAA工艺构型的改造，能同时实现磷的生物去除。大量研究表明，AAA工艺是具有简易、高效、节能等特点的能够体现可持续发展的城市污水处理工艺。 本研究以传统AAA工艺为核心，自主开发了具有脱氮除磷功能，并能实现多种工艺操作的连续流新型厌氧一交替好氧/缺氧(AAA，Anaerobic-Aerobic/Anoxic)一体化反应器(简称为AAA一体化反应器)。该反应器为同心圆结构的合建式曝气沉淀池，集曝气、缺氧搅拌和高效污泥沉淀三种功能于一体。结构紧凑，流程短，占地少，回流设备简单，各区之间甚至能够进行功能互换，操作方式极为灵活多变。 AAA一体化反应器能够根据营养物负荷的不同变化三种模式运行，集成了传统的二级生化处理、深度脱氮除磷和物化强化处理，构建了一种新型高效节能的城市污水处理反应器。该反应器可以根据原水水质水量、后处理的要求及环境条件灵活切换相应的反应模式，在保证整个系统稳定达标的基础上，实现最大限度的节能运行。 传统的静态控制方法无法实现AAA一体化反应器的性能优化，并产生不必要的能耗。为了建立技术可行、经济高效的AAA工艺控制策略，本试验以AAA一体化反应器处理实际生活污水，连续运行五个月，开展了AAA工艺脱氮除磷的过程控制及其优化研究。定时控制的结果表明，有机物降解、脱氮除磷生化反应进程与ORP(Oxidation Reduction Potential)和pH曲线变化的具有良好的相关性：用pH曲线上的“氨谷”来指示硝化反应的结束；利用pH曲线上的“硝酸盐峰”和IORP曲线上的“硝酸盐膝”来指示反硝化反应的结束。以OPP和pH作为控制参数，建立了一套经济可靠的在线控制系统以优化系统性能。并在不同的水质水量冲击负荷和不同的脱氮方式下对此控制方法进行了验证和完善，证明该套在线控制方法具有良好的控制品质和广泛的适用性。 反应器工艺过程实现在线实时控制后，能根据进水有机物浓度灵活地改变与调节反应时间；能通过ORP、DO(Dissolved Oxygen)和pH值等的实时变化，准确地把握硝化、反硝化和除磷等生化反应的进程，大大提高反应器工艺过程的计算机自动控制水平；耐冲击负荷能力强，处理效果好，系统的COD和TN的平均出水分别为50mg/L和10mg/L左右，污泥的SVI也能维持在100mL/g上下，沉淀性能良好；节省运行费用，相比传统的静态控制能节省20％的能耗。在此基础上开发研制的污水生物反应过程智能自动控制系统在中试试验中成功的进行了应用，控制性能稳定，控制效果良好，为在示范工程的应用奠定了坚实的基础。在连续流AAA系统中控制低溶解氧(DO=0.5mg/L),在常温(21±1℃)下，以实际生活污水为原水，成功实现了稳定的短程生物脱氮。亚硝化率稳定在80％-85％之间。并且应用实时控制策略对系统脱氮过程进行优化，将硝化控制在氨氧化完成阶段，避免了过渡曝气，优化了污泥的生物种群，在常温、正常溶解氧和中性pH下，实现了高效稳定的短程生物脱氮，亚硝酸盐积累率达到96％以上。 为了实现磷在AAA一体化工艺中的去除，在进水前端设置了厌氧区和进行回流污泥脱氮的缺氧区。原水中提供充足的易降解有机物利于聚磷菌合成PHA进行磷的释放，并在一个交替好氧/缺氧反应周期内，分别营造出“厌氧-好氧”和“厌氧-缺氧”两种微生物生长环境。通过长期的运行强化，成功培养和富集出在好氧阶段以O<,2>为电子受体的聚磷菌和在缺氧阶段以NO<,3><->或NO<,2><->为电子受体的反硝化聚磷菌，实现了AAA一体化反应器对磷的全程去除。试验证明，缺氧吸磷是影响磷去除的关键阶段。利用在线控制，将缺氧吸磷控制在反硝化结束阶段，避免磷的二次释放，优化了系统的总体除磷性能，磷的去除率在75％以上。 简而言之，本研究在开发AAA一体化工艺的基础上，开展污水生物脱氮除磷过程控制研究，建立了AAA一体化工艺的在线实时控制系统，实现了系统运行的智能控制；稳定并优化了AAA一体化系统脱氮除磷的性能，确保了系统处理效果的稳定：尤其是短程脱氮和反硝化除磷两种污水处理新技术和实时控制技术在AAA一体化工艺中的有效结合，节省了能耗，降低了运行费用，达到有效提高城市污水尤其是低C/N比值城市污水脱氮除磷的效果和自动控制管理水平的目的。