传统A2/O生物脱氮除磷工艺存诸多问题，如由于聚磷菌与硝化细菌在泥龄上存在的矛盾，以及反硝化菌和聚磷菌在碳源上存在竞争，导致其在脱氮与除磷之间难以兼顾。针对这些问题，提出了改进A2/O工艺，它采用微生物异养菌与自养菌分相培养，缩短活性污泥段好氧段曝气时间等技术，以提高系统的脱氮除磷效果。本工艺水力停留时间与传统A2/O工艺相当，适合于现有城镇污水处理厂的改造升级。本文研究了改进A2/O工艺启动、运行的影响因素、出水口的选择、去污机理分析、微生物分相培养分析。主要内容包括： ⑴改进A2/O工艺在室温18～25℃可被正常启动，且具有较强的抗有机负荷和氨氮负荷能力；在内回流比200％、活性污泥段泥龄为5d，进水COD浓度为450mg/L（COD负荷为0．98 kg/（m3·d）），系统脱氮除磷能力最佳，且运行较为经济，此时系统COD去除率为89％，NH4-N去除率为97％，TN去除率为73．8％，TP去除率为64．8％，TP的去除率不是很高，建议今后采用更短的泥龄进行实验。反应器的边壁效应较为明显，时而造成活性污泥段污泥分布不均，对系统去污能力存在较大影响。 ⑵通过两个沉淀池出水水质的比较可知，终沉池出水水质略优于中沉池出水水质，但从NH4-N达标排放的角度来看，应选择从终沉池出水。通过对改进A2/O反应器内污染物沿程浓度变化进行机理分析，有机负荷经过活性污泥段后大大降低，生物接触氧化池在低负荷条件下运行。系统脱氮主要通过生物接触氧化池硝化和缺氧池反硝化；除磷主要通过厌氧释磷和好氧条件下的过度吸磷。 ⑶通过对系统内生物相进行分析，可知改进A2/O工艺实现了微生物异养菌与自养菌的分相培养：活性污泥段污泥絮粒大，絮粒胶体厚实，结构紧密，形成以异养菌为主的菌胶团，原生动物和微型后生动物较少；生物膜段以硝化细菌和亚硝化细菌等自养菌为主，且含有大量的原生动物和微型后生动物。 ⑷从中沉池出水硝态氮影响因素分析可知，选用较高的有机负荷有利于实现系统内的分相培养。泥龄对实现系统内微生物异养菌和自养菌的分相培养具有关键影响。当泥龄小于10d，可实现系统内异养菌与自养菌的分相培养。