本文是在2018自贡市科技局苗子工程项目“四边形折流式膜生物流化床动力学特性研究”（编号:E10104132）的资助下完成。主要针对传统A~2/O工艺中混合液回流系统增加工艺设备和运行成本问题,提出一种利用导流板和搅拌曝气系统促使反应器内流体形成环流来代替混合液回流系统的一体式A~2/O反应器。论文重点从四个方面展开研究,首先基于内循环生物流化床的特点设计一体式A~2/O反应器;其次利用激光粒子图像测速（PIV）技术对反应器内流场特性进行研究,验证反应器可行性并为实际水处理提供理论依据;随后通过污水处理实验,分析反应器结构对出水效果的影响;最后进行了脱氮除磷效果和能耗经济性的对比实验研究,分析了一体式A~2/O反应器的经济性及实用性。反应器动力学研究表明:导流板环流口具有减小水力集中和死区、均匀水力分布的作用,利于污泥成核。反应器两格室在搅拌转速比1:1（两侧格室搅拌转速均为1000rpm）工况下液相可形成稳定环流且具有更均匀的水力分布和适宜的水力剪切力,在搅拌转速比1:1且曝气工况下只有长导流板可以形成环流,上下环流口流量分别为37L/h、55L/h,大于设计回流量24L/h。证明反应器设计思路正确,最优搅拌转速比为1:1。反应器厌氧（缺氧）段在45mm-60mm之间的水力剪切力最大,在1000rpm搅拌工况下45mm处的水力剪切速率为0.091s-1,为在反应器边壁附着固定的弹性立体填料,促进生物群落形成和富集提供理论依据。水处理实验研究表明:反应器快速启动后在持续曝气搅拌工况下,易出现菌种死亡,没有形成适宜的脱氮除磷环境。经曝气运行调试,最佳曝气间歇为曝气1h停止2h依次交替。在最佳曝气间歇工况下稳定运行一周后,出水各检测项目浓度均达到城市污水一级排放标准,其中COD、氨氮平均去除率达到90%以上。综合对比新型反应器与传统反应器结构、除污效能及系统运行能耗可知:新型反应器结构采用一体式设计,可降低建造成本;新型反应器在稳定运行工况下的除污效能优于传统反应器且运行能耗低于传统反应器。综上所述,一体式A~2/O工艺反应器水处理经济性好且实用性强。