生化处理工艺是污水处理系统的关键环节,其运行状况决定整个处理系统的处理效果、工程投资以及运行成本,是当前污水处理工艺的研究热点。由于微生物本身的特性,在低温条件下微生物的活性受到抑制,生化处理效果开始恶化、运行稳定性逐渐降低,因此,在北方低温气候条件下对生化处理工艺进行研究,进而提出具有良好的处理效果、运行稳定的工艺参数具有极大的理论价值与应用价值。论文以寒冷地区城市污水为处理对象,对生物复合工艺的运行状况、微生物特性进行研究,并建立系统反应过程中的动力学模型,对于改善北方地区冬季水厂运行状况恶化具有理论和实践意义。论文研究在劳伦斯-麦卡蒂理论基础上,依据生物反应原理和物料平衡原理,推导生物复合处理工艺的理论水力停留时间计算公式;以微生物动力学指标为影响因素,利用正交试验简化计算公式,推导出理论最佳水力停留时间;通过试验考察不同水力停留时间条件下系统的运行状况,得到实际运行最佳水力停留时间,对理论计算进行验证。论文中研究了系统回流比对运行效果的影响,结果表明,回流比的增大使系统内活性污泥的浓度呈上升之势,而生物膜的总量没有大的变化;由于系统内的微生物总量的增大,活性污泥和生物膜的活性都随着回流比的增大有所下降。活性污泥内硝化细菌的数量随回流比的增大而增加,而生物膜的硝化细菌数量随之降低。随着回流比的增大,系统的对各种污染物的去除率逐渐提高,达到一定水平后趋于稳定。依据中试研究得到了常温条件下系统的最优运行参数:DO控制在2～3mg/L,水力停留时间控制在6小时左右,污泥回流比为200%。在最优操作条件下长期运行反应器发现,在进水水质变化较大的情况下,出水水质仍然很稳定,运行状况良好,对COD、NH3-N、TN的平均去除率分别为:89.75%、87.76%和57.58%。研究中考察了温度对处理系统的影响,试验结果表明,温度的降低对系统的处理效果影响显著。系统对COD的去除率由24℃的90%下降到6℃的60%,NH3-N的去除率由90%下降到40%左右。同时,系统内微生物特性受温度的影响较大,无论是污泥浓度还是污泥的活性,都随温度的降低而下