水资源的匮乏已成为国家经济持续发展的制约因素，城市污水处理后回用是解决水资源不足和缓解水环境污染的有效方法之一。本论文以模拟污水处理厂二级出水为研究对象，通过对上向流曝气生物滤池进行了以污水再生回用为目的的城市污水深度处理试验研究。试验考察了该工艺的处理效果，并研究气水比、水力负荷、污染物容积负荷和滤料层高度等因素对曝气生物滤池处理效果的影响。 曝气生物滤池采用“接种活性污泥再连续流培养”的挂膜启动方式。大约15d左右即可挂膜成功，挂膜成功后，COD、氨氮去除率均稳定在60％左右。 长期运行试验结果表明，曝气生物滤池对COD、氨氮及浊度具有良好的去除效果，平均去除率分别达到61.8％、60.7％、83.5％，但是TP去除率较低，只有34.6％。 曝气生物滤池处理效果的影响因素主要有：气水比、水力负荷、污染物容积负荷及滤料层高度等。其中气水比对COD的去除影响很小，而对氨氮的影响却较大，在水力负荷对曝气生物滤池处理性能的影响研究中发现，气水比为5：1时，水力负荷在0.5m<3>/(m<2>·h)～1.5 m<3>/(m<2>·h)之间变化，反应器对COD的去除率基本不受影响，但对氨氮去除率影响较大，随着水力负荷的升高氨氮的去除率呈明显的降低趋势。对于实验所采用的100cm填料高度上向流曝气生物滤池，降解COD的最佳滤料层为0～60cm段；氨氮去除的最佳滤料层为40～80cm段：浊度在0～40cm处即可获得较高的去除率。 反冲洗是影响曝气生物滤池处理效果的主要因素之一。对曝气生物滤池的反冲洗方式、反冲洗强度和反冲洗周期的研究表明，曝气生物滤池的反冲洗周期可以通过水头损失和出水水质来确定，水力负荷对反冲洗周期的影响较大，随着水力负荷的增加，反冲洗周期减小。采用先气冲再气-水联合反冲洗最后对清水漂洗的反冲洗方式可以取得良好的反冲洗效果，反冲气量10～12 L/(m<2>·S)，冲洗历时3～4min。水冲强度为4～5 L/(m<2>·S)，冲洗历时5min，水漂洗4～5 L/(m<2>·S)不变，历时5min。 通过对有机底物降解动力学的分析和建模，得出有机物降解模型为：S<,e>=S<,o>×e<-0.0079H/q0.1447>。该数学降解模型表达了曝气生物滤池出水与进水水质和填料厚度等参数的关系。并以此可预测反应器在不同条件下的运行结果。推导得出的动力学模型预测出水溶解性COD浓度值与实测值能够较好的吻合。基本反映出生物滤池的实际运行状况，说明所建立的底物降解动力学模型能在一定误差范围之内对出水有机物浓度进行近似估计。