城市生活污水当前呈现低碳源高氮磷化趋势,进一步提高碳源有效利用率是现行处理工艺所面临的难题。多级A/O工艺与移动床生物膜反应器(MBBR)分别因为具有高碳源利用率、好氧生物膜法优势而被广泛关注。利用多级A/O工艺处理碳氮比城市生活污水,碳源矛盾引发的系统内部反硝化过程受限、除磷效果差、生物量小等问题突出。本研究尝试通过MBBR-多级A/O耦合工艺解决此技术难题。过程中先研究了主要参数对改良多级A/O工艺的影响;其次对比研究了耦合工艺中有无复合悬浮填料及不同复合复合悬浮填料对污染物的去除效果的影响;最后分析了改良多级A/O强化除磷工艺中主要污染物的去除规律。研究结果表明:(1)改良三级A/O工艺中,进水流量分配应遵循逐级递减原则。系统对低C/N比进水中的COD、氨氮去除效果好,出水浓度分别小于33.11、4.26mg/L,稳定达到一级A标准;流量分配比为60%:30%:10%时,系统具有相对更好的脱氮效果,去除率均值达49.15%;流量分配比为100%:0:0时,得益于厌氧段碳源相对充足,系统具有相对更好的除磷效果,TP去除率均值达49.22%。(2)改良三级A/O工艺中,污泥回流比对系统脱氮除磷效果影响较大,对有机物去除和硝化能力影响甚微。出水COD、氨氮去除率均值分别大于84.34%、95.29%,出水稳定达到一级A标准;污泥回流比取值适中时有相对较高的脱氮效果,如取值75%,TN去除率达51.28%;污泥回流比取较小值时,可使厌氧段反硝化作用对除磷过程减少至最低,如取值50%时,TP去除率相对更高,达39.18%。(3)改良三级A/O工艺中,HRT对系统COD、氨氮去除效果影响有限,对TN去除有一定的影响。对COD、氨氮去除率均值分别大于97.36%、84.34%,出水稳定达到一级A标准,且HRT越大,系统COD去除能力越强。HRT值为10h时,内部真实HRT适中,对TN去除率相对较高,达46.63%。进水碳源较低条件下,HRT对TP去除效果无明显影响。(4)比表面积及海绵铁成分对生物膜挂膜速度及总量有较大影响。表面积最大且基于零价铁原理的的填料C挂膜速度最快,挂膜周期相对较短,生物膜量高达5903.10mg/L。填料B比表面积和孔隙率均较大,其生物膜量大且增速也较快。填料B和填料C较填料A在挂膜速度及生物膜总量上更具优势。(5)耦合工艺中,复合悬浮填料的添加可强化系统生化处理性能,比表面积相当的复合悬浮填料流化状态越好,硝化能力提升越大。生物膜的形成可以促进同步硝化反硝化作用的发生,同时悬浮填料组成对系统污染物去除有一定的影响。对于低C/N比进水,不同悬浮填料对系统去除氨氮及COD影响不大,去除率均值分别大于96.84%、84.31%,出水浓度均能稳定达一级A标准。生物膜量最大且具有海绵铁成分的填料C系统中,同步硝化反硝化脱氮作用最强,TN去除率高达52.31%;在同化作用除磷和化学除磷综合作用下,系统TP去除率高达52.49%。(6)多级A/O强化除磷工艺中,通过准确控制排泥及降低好氧段溶解氧等措施,可在系统中营造出最佳除磷条件,系统TP去除效果好;但硝化能力受限致使脱氮效果差。进水TP、COD平均浓度分别为5.18、293.10mg/L,出水平均浓度及对应去除率分别为0.48(88.45%)、32.65(88.83%)mg/L,稳定达到一级A标准;氨氮去除率仅为26.01%,而沿程硝态氮浓度低(均小于1.49mg/L),氨氮构成出水TN的主要成分。系统脱氮主要靠同化作用及O1段内发生的同步硝化反硝化作用,脱氮效果差。