目前我国许多城市和地区存在用水紧张的问题,但我国水资源污染特别是地表水污染情况十分严重。据有关资料显示,全国地表水中有超过30%不适用于作为集中式生活饮用水水源地。在所有受污水体中,多数都受到不同程度的氮素污染,因此对氮素污染的防范与治理工作是十分紧迫的。同时有研究表明,AMAO工艺具有充分利用进水碳源、脱氮效率高的优点;而MBBR工艺则具有污泥龄长,适合富集世代时间较长的硝化菌的特点。AMAO工艺与MBBR工艺的结合为强化低温低碳源城市污水的生物脱氮提供了可能。本研究设计了一种新型的AMAO耦合MBBR工艺,并对其展开模拟低温低碳源城市污水处理的实验研究,以期为污水处理厂的升级改造提供新的途径。其中进水采用人工配制的模拟污水,各项水质指标来源于长春市某污水处理厂的冬季进水,同时通过低温环境模拟运行控制室控制进水温度为（10±1）℃。实验从优化耦合工艺对低温低碳源城市污水处理效果出发,以进水流量分配比和HRT为主要研究参数,设计并开展五个工况的运行研究,实验结果同时也为该工艺在实际工程中的应用提供依据和参考。通过对五个工况的污水处理效果以及污泥特性的分析,得出的主要结论如下:（1）通过参数调整,耦合工艺对低温低碳源城市污水的处理可以获得较为理想的脱氮效果。在实验条件下,当HRT为8h、进水流量分配比为3:2:1时,系统的脱氮效果达到最好,其中COD、NH4+-N、TN的平均出水浓度分别为27.34±6.42mg/L、0.50±0.32mg/L、7.14±1.41mg/L,且平均去除率分别达到87.44±3.19%、96.63±2.22%、76.81±3.29%。（2）HRT对耦合工艺低温NH4+-N的去除效果影响较大,在HRT低至6h时,系统的硝化效果会大幅度降低,而在保证HRT为8h及以上时,系统的硝化效果会得到恢复;结合TN的去除分析发现,采用各级进水HRT相等的方式来调控进水流量分配比（3:2:1）时,通过一段时间的培养,系统的硝化与反硝化效果均优于其他工况,从而最终脱氮效果最佳。（3）耦合工艺的污泥截留能力随着HRT的减小而降低,实验结果表明系统沿程的MLSS以及各级MLSS之间的差异随着HRT的缩短而减小,同时实验条件下HRT为8h时,耦合工艺的MLSS分布较为理想,有利于系统的低温脱氮;在对生物膜量检测分析时发现,HRT为8h,进水流量分配比为3:2:1时,各格室缺氧区的膜生物量含量最高,此时对系统缺氧区污染物去除起到了促进作用。（4）镜检发现耦合工艺的生物多样性高,食物链长,系统微生物结构稳定;扫描电镜分析发现,在生物膜中存在成簇出现的硝化细菌,这对于系统的低温强化脱氮起着十分关键的作用。