随着城市污水排放标准的愈加严格，城市污水“低C/N比”特点的日益突出，“碳源不足”限制了传统脱氮除磷工艺脱氮除磷效果。为了解决传统脱氮除磷工艺存在的固有弊端，提高低C/N比生活污水的处理效果，实现深度脱氮除磷，开发简单易行、经济高效、稳定可靠的脱氮除磷新工艺技术迫在眉睫。　　本课题首次提出的按“厌氧/硝化/缺氧/硝化”方式运行的双污泥系统反硝化除磷新工艺——A2N2(Anaerobic-Nitrification-Anoxic-Nitrification)工艺，以低C/N比实际生活污水为处理对象，以高碑店污水处理厂的剩余污泥为接种污泥，依次对好氧硝化生物膜挂膜特性、反硝化聚磷菌(DPAOs)的培养驯化特性、A2N2反硝化除磷新工艺的快速启动及系统反硝化除磷性能的优化进行研究，并重点考察了N-SBR单元硝化时间分配比、不同进水比和内交换比对A2N2工艺运行性能的影响，最后通过静态试验、电镜观察和FISH技术深入分析了A2/O-SBR系统反硝化除磷污泥和N-SBR系统好氧硝化生物膜的特性。得出的主要结论如下:　　(1)通过好氧硝化生物膜挂膜启动和DPAOs培养富集的同时独立运行，构建了快速实现A2N2工艺启动的方法，明确了A2N2系统稳定运行时，具有良好的反硝化除磷性能，平均反硝化除磷率高达99％，平均出水NH4+-N浓度为0.16mg/L A2/O-SBR单元采用先厌氧/好氧(A/O)，后厌氧/缺氧(A/A)的运行方式培养富集DPAOs，硝化液回流43d后，DPAOs占PAOs中的67.81％;N-SBR单元利用A2/O-SBR单元除有机物的出水和复合式挂膜方式，运行25d后氨氮去除率稳定在93％以上，标志挂膜启动成功。　　(2)通过A2N2工艺反硝化除磷性能优化的研究，揭示了后曝气对保障系统高效稳定的脱氮除磷效果及该工艺的长期稳定运行必不可少，最佳后曝气时间应设为10min，且缺氧反硝化除磷过程中会出现NO2--N积累，缺氧段氮磷比越大，NO2--N积累越高完全反硝化除磷无好氧吸磷模式不利于DPAOs的生长繁殖，抑制了DPAOs的厌氧释磷和反硝化除磷能力，增加后曝气后DPAOs的厌氧释磷和缺氧吸磷等生理功能迅速得到恢复。　　(3)通过N-SBR单元硝化时间分配比、填料填充率的优化研究，明确了硝化时间分配比为4∶1时，系统脱氮除磷效果最好，填料填充率为62.5％最佳在曝气量和总曝气时间一定的条件下，适当的增加一次硝化时间，更有利于提高系统TN去除率;适当的增加二次硝化时间，可降低出水NH4+-N浓度。此外，为保证系统良好的硝化性能，一次硝化时间应≥3.5h。　　(4)伴随DPAOs的培养富集，系统内碳源PHA的储存和利用能力得到强化，反硝化除磷污泥呈现部分颗粒化，污泥中杆状菌和丝状菌逐渐减少，球状菌不断增加随着运行时间的增加，反硝化除磷污泥絮体粒径变大，出现较多肉眼可见的以白色颗粒为结晶核的絮体颗粒，呈现部分颗粒化，污泥沉降性能明显提高。　　(5)N-SBR单元成熟的好氧硝化生物膜上生物相丰富，硝化菌得到筛选和富集，微生物菌群以球菌、杆菌为主，并伴随少量的丝状菌、螺旋菌钟虫、累枝虫等原生动物大量存在，同时还存在少量的轮虫、线虫、吸管虫等后生动物。　　本研究结果表明，A2N2反硝化除磷新工艺通过利用SBR反应时序的灵活控制，对传统A2N-SBR工艺的运行方式进行改良，在N-SBR单元增加二次硝化去除系统剩余NH4+-N，并改变系统出水点，系统出水最终从N-SBR硝化单元排出，出水几乎不含氨氮，彻底解决了传统A2N-SBR反硝化除磷工艺出水NH4+-N高的瓶颈问题;通过利用DPAOs“一碳两用”的特性，“缺氧吸磷为主，好氧吸磷为辅”的除磷模式，降低生物脱氮除磷对有机碳源的需求，解决了传统脱氮除磷工艺碳源不足和吸磷所需的曝气能耗问题。