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本文以城市污水为研究对象，考察了改良型A2/O工艺的除污效果。原水按一定比例分配给厌氧池和缺氧池，合理分配用于脱氮和除磷的碳源；厌氧池和缺氧池的出水进入好氧池；在好氧池和缺氧池中分别投加一定比例的填料，以稳定系统的硝化和反硝化作用，进一步提高系统对污染物的去除效果。通过调整厌氧池和缺氧池的进水分配比6:4、5:5和4:6，研究了碳源分配对改良A2/O的影响，结果显示COD和NH3-N的去除基本不受进水分配比的影响，TN去除率随缺氧池进水分配比的增加而增大，但与之相对的TP去除率却因用于厌氧释磷碳源的减少而导致出水TP浓度上升。综合考虑，兼顾脱氮和除磷，厌氧池和缺氧池进水分配比为5:5是比较合适的。在对回流比的研究中，发现在进水分配比5:5，污泥和混合液回流比分别为50%和200%的条件下，改良A2/O表现了良好的脱氮除磷效果，对COD、TN和TP的平均去除率分别达85%、70%和90%以上；系统的硝化效果稳定，对NH3-N的去除均在95%以上，出水COD、NH3-N、TN和TP平均浓度分别为29.7mg/L、0.1mg/L、11.8mg/L和0.4mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。进水C/N比为4时，系统对TN的去除率约为60%，对TP的去除率也降至70%，碳源严重不足；只有在C/N比达到5.5以上时，系统才能表现良好的脱氮除磷效果，过高也不利于系统的除磷；为了更好的了解系统的脱氮除磷效果，分别采用序批试验考察了污泥的硝化及反硝化、释磷和吸磷性能，填料上生物膜的硝化和反硝化性能，结果显示污泥具有良好的脱氮除磷性能，生物膜在脱氮中发挥了重要作用。低温对微生物的活性会产生不利影响，系统的硝化和反硝化都会受到一定的影响作用，但是在本改良A2/O工艺中通过投加填料和增加污泥回流比都大大降低了低温带来的不利影响。在进水温度为14℃左右的条件下，改良A2/O仍然能够维持良好的脱氮除磷性能，在进水COD、NH3-N、TN和TP平均浓度分别为269.5mg/L、33.74mg/L、42.31mg/L和4.94mg/L的情况下，出水平均浓度分别为40.1mg/L、1.45mg/L、12.54mg/L和0.46mg/L，去除率分别达到85.10%、95.7%、70.37%和90.73%，出水可以稳定达到一级B标准。