针对中小城镇的污水处理,提出了合建式三环工艺(CTCT),该工艺具有高效、节能、管理方便等特点。通过小试研究其同步除磷脱氮的效果。在本试验中,以溶解氧、水力停留时间和污泥龄为控制因素,各因素取三个水平值,用正交表来安排试验。分析影响除磷脱氮的各种因素,着重分析溶解氧、水力停留时间和污泥龄对除磷脱氮效果的影响。在低碳源的条件下,1mg/L的溶解氧能够保持生物絮体内外为好氧状态,溶解氧的三个水平值对除磷脱氮的影响不显著;水力停留时间对除磷脱氮有一定的影响,在进水COD值很低的情况下,为保证一定的污泥负荷,宜采用较短的水力停留时间;污泥龄对除磷脱氮有较大的影响,在本试验中,合适的污泥龄为13天。在夏季水温较高的情况下,硝化效果良好,平均出水氨氮小于1mg/L,由于进水总氮偏高,碳源不足,反硝化受到影响,反应器的脱氮率在50%左右。同样,由于C/N和C/P的比值偏低,影响了除磷效果,最佳的除磷率在30%左右。对于本试验模型而言,在既定的进水水质情况下,通过正交试验,得出最优的工艺控制参数为:溶解氧DO=1mg/L,泥龄SRT=13天,好氧区水力停留时间HRT=8h。固液分离效果是CTCT工艺的关键因素。试验结果表明,弧形内侧沟比弧形外侧沟能够取得更好的固液分离效果。通过观察与分析侧沟内部的流态,侧沟内部前段基本表现为入流,后段基本表现为回流,中段的斜板间表现为蠕动状态,中段的斜板上方存在一定的水平流速。侧沟内部特殊的流态是污泥回流与污泥沉积的原因,并提出了相应的改进措施。污泥的自动回流及两处混合液的自动回流是CTCT工艺节能的措施之一。指出环道内侧水流与外侧水流的流速差以及水下推流器所产生的负压是混合液自动回流的原因。