黄河流域为我国水资源短缺最为严重的流域之一，结合黄河流域兰州段水体污染和水资源浪费严重的特点，寻求经济有效的节水方式迫在眉睫。从实际考察知兰州市污水处理厂出水往往是直接排入黄河，这不仅使黄河水在一定程度上再次受到污染，还造成了水资源的严重浪费，且污水处理厂出水水量大、水质稳定，使污水深度处理再生回用成为最经济环保的方式。针对兰州市某污水处理厂二级出水可利用有机碳源较低、氨氮、总氮含量过高的水质特点，采用MBBR法A²/O与微絮凝过滤/生物慢滤联合工艺对其进行了深度处理研究。通过对不同填料对各污染物指标的去除效果及其生物量、生物活性的实验分析，选择高效适用的MBBR填料；采用预挂好氧膜和有机负荷递减法相结合的挂膜方式，对MBBR法A²/O工艺（即厌氧-兼氧-好氧移动床生物膜反应器）进行挂膜启动研究，通过氨氮、COD的去除情况反应微生物的生长演化过程，并进行氮素分析；通过研究不同混凝剂及投加量对混凝效果的影响，选择了最佳的混凝剂种类，进行了微絮凝过滤的实验研究，并与生物慢滤对各项污染物指标的去除效果及技术特点进行了对比分析。结果表明：（1）填料对比反应器采用预挂好氧膜和有机负荷递减法相结合的方式启动，其中1#反应器（填料为多面空心球）、2#反应器（高密度微生物-改性聚氨酯-阳离子型海绵）在30天左右时挂膜成功，3#反应器（改性生物悬浮填料WD-F10-4）在40天左右时去除效果仍不稳定。对氨氮、COD的去除率1#反应器可达到80%、40%左右，2#达到90%、30%左右，3#为55%、18%左右，可见1#、2#反应器对氨氮、COD的去除率明显高于3#。同时进行了不同填料反应器内生物量及生物活性的测定，1#和2#反应器的生物量相当，分别为3.1×10⁹、2.7×10⁹个E·coli大小的细胞，而3#反应器生物量紧为1#、2#的1/2，为1.5×10⁹个E·coli大小的细胞，且2#反应器内填料的微生物消耗氧的速率比1#、3#反应器快，2#反应器反应器内微生物活性较好。鉴于2#反应器中海绵填料在流化过程中易粘到一起，可将海绵填料装在多面空心球内，形成一种新型组合填料。（2）MBBR法A²/O工艺采用预挂好氧膜和有机负荷递减法相结合的方式启动，在以难降解、低碳源的城市污水厂二沉池出水为原水的条件下，经50天挂膜启动成功，反应器经历了三个阶段：微生物适应阶段、微生物活性提高阶段、微生物活性稳定阶段。当进水氨氮、COD分别为10²0、30⁷0mg/L时，反应器对氨氮、COD的平均去除率分别为85%、37%，出水氨氮、COD的平均浓度分别为1.6、24.9mg/L；当进水浊度为1⁶NTU时，平均出水为4.18⁷.64NTU，出水浊度高于进水；反应器对NO₂-N、NO₃-N、TN的平均去除率分别为68.9%、58.1%、69.9%。（3）通过对不同混凝剂及投加量的静态实验结果表明：混凝剂PAC对COD、浊度的去除效果优于PAFC和FeCl3，且在PAC投加量在5mg/L时效果最佳。微絮凝过滤对氨氮、COD、浊度、TP的平均去除率分别为15%、37%、83%、68.15%，平均出水浓度分别为1.5mg/L、14.70mg/L、0.83NTU、0.17mg/L。（4）生物慢滤对氨氮、COD、浊度、TP的平均去除率分别为85%、47%、80%、9%，平均出水浓度分别为0.25mg/L、11.58mg/L、1NTU以下、0.42mg/L。通过对微絮凝过滤和生物慢滤对各项指标的去除效果及技术分特的对比点析，得出这两种工艺各有自己的优缺点，可结合实际情况及目标水质要求选择合适的工艺。实验采用MBBR法A²/O工艺处理污水厂二级出水，在有效去除氨氮、总氮的同时降解有机物，并在此基础上增设微絮凝过滤和生物慢滤进行实验对比分析，使出水水质进一步得到改善，出水更加稳定，从而达到优质回用水的水质标准，为缓解黄河兰州段水体污染和水资源短缺的双重矛盾，节能减排发挥良好的环境效益和社会效益。