针对水质、水量变化大的小规模污水处理设施及装备,需设置大容积的调节池进行水量调节,使得小规模污水处理的投资、运行成本大幅提高的问题突出,研发基于非稳态进水流量的小规模城镇污水电化学-生物膜组合处理技术。重点考察了电流强度、极板间距、HRT对电化学系统除磷效能的影响;系统研究了填料密度、运行工况、HRT和DO对轻质填料生物膜系统脱氮效能的影响;并采用16S rDNA Amplicon高通量测序对系统微生物种群结构及优势功能菌属进行研究,探讨了系统脱氮机理。在此基础上,在非稳态进水条件下,考察了电化学-轻质填料生物膜组合系统的除磷脱氮效能。研究得出的主要结论如下:电流强度、极板间距、HRT对系统除磷效能影响显著。随着电流强度、HRT增加,系统除磷效能增加,电流效率降低;随着极板间距增加,系统除磷效能和电流效率均先增加后降低。响应面试验结果表明:HRT对系统除磷效能影响极显著,电流强度、极板间距对系统除磷效能影响显著;各因素影响程度依次为:HRT>电流强度>极板间距。电化学除磷中试系统在非稳态进水流量时,反应器在电流强度2A、极板间距15cm的最优工况下运行,非稳态进水最大峰值流量出现时段,反应器最短HRT为2h,系统在最不利出水点的TP浓度为0.46mg/L,TP去除率为90.8%。HRT、DO对轻质填料生物膜系统的脱氮效能影响显著。中试系统在非稳态进水流量时,反应器在温度20±5℃、周期运行工况为进水曝气（2h⁸h）-瞬时排水、DO为5-6mg/L条件下运行,非稳态进水最大峰值流量出现时段,反应器最短HRT为2h,系统在最不利出水点的COD、NH₄⁺-N、TN浓度分别为29.6mg/L、4.92 mg/L、9.26 mg/L,去除率分别为90.0%、87.8%、78.0%。电化学-轻质填料生物膜组合处理系统在非稳态进水流量时,组合系统在温度20±5℃,电化学单元在电流强度2A、极板间距15cm、HRT为2h⁵h下运行,生物膜单元,在周期运行工况为进水曝气（2h⁸h）-瞬时排水、DO为5-6mg/L条件下运行,非稳态进水最大峰值流量出现时段,反应器最短HRT为2h,系统在最不利出水点的COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为32.6mg/L、4.94 mg/L、9.49 mg/L、0.27mg/L,去除率分别为89.1%、87.7%、77.5%、94.6%,达到《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。16Sr RNA Amplicon高通量测序结果表明,轻质填料生物膜脱氮系统中优势硝化菌功能菌属主要有肠杆菌属Enterobacter、不动杆菌属Acinetobacter;反硝化功能菌属主要有黄杆菌属Flavobacterium、丛毛单胞菌属Comamonadaceae_unclassified、螺旋体菌属Saccharibacteria;异养硝化-好氧反硝化菌属Pseudomonas、Rhizobium sp。稳态、非稳态进水方式对于轻质填料生物膜系统的生物种群结构影响显著,在非稳态进水条件下,系统的生物群落多样性及相对丰度发生变化。