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污水处理领域日益严格的排放标准使得开发新型高效、投资占地小、运行管理方便的城市污水脱氮除磷工艺很有必要。本研究提出了一种高效强化反硝化除磷系统——（Anaerobic/Anoxic/Oxic）A2O-生物接触氧化(Biological ContactOxidation，BCO)双污泥系统，尤其适用于低碳氮比城市污水的治理及对原有污水厂的升级改造。A2O-BCO工艺由A2O反应器和BCO反应器构成主体反应区域，A2O单元为活性污泥法，反硝化聚磷菌为优势菌，以反硝化除磷反应为主要脱氮方式;BCO单元为生物膜法，硝化菌为优势菌，主要将氨氮氧化为硝态氮，部分硝化液回流到A2O单元的缺氧区进行反硝化除磷反应。本论文以实际生活污水为研究对象，对A2O-BCO工艺系统探究的主要研究内容和结论如下: 1、考察了硝化液回流比对A2O-BCO工艺脱氮除磷特性的影响。在A2O反应池水力停留时间(HRT)为8h，污泥回流比为100％条件下，将硝化液回流比分别设定为100％、200％、300％和400％，试验结果表明，系统在A2O中实现了反硝化除磷，具有很好的同步氮磷的去除效果，出水COD浓度均在50mg/L以下;上述条件下，硝化液回流比为300％时可去除75.6％的总氮(TN)和91.0％的总磷(TP)，系统平均出水TN和TP浓度分别为14.96mg/L和0.49mg/L。系统反硝化除磷量随着硝化液回流比的增大略有增加，在硝化液回流比为400％时，反硝化除磷量高达磷总去除量的98％。 2、建立了A2O-BCO系统处理过程的碳（以COD计）、氮、磷的物料衡算公式，同时分析评价了不同硝化液回流比(100％，200％，300％，400％)下各指标的物料平衡情况。结果表明，该工艺在充分利用原水碳源、深度脱氮除磷方面具有较强的优势，系统COD主要在A2O中厌氧段被利用，通过反硝化聚磷菌反硝化除磷脱氮;系统COD的物料衡算公式平衡百分比分别为96.4％、99.6％、98.7％和98.3％，氮的物料衡算公式平衡百分比分别为99.7％、98.2％、99.2％和96.5％，磷的物料衡算公式平衡百分比分别为92.0％、98.1％、93.3％和90.4％;该研究有助于更好地理解和分析工艺系统有机物、氮和磷的分布及变化情况，并且为评价试验数据的可靠性以及数学模型的建立提供了理论依据和指导。 3、考察了容积分配比对A2O-BCO工艺脱氮除磷特性的影响。结果表明:系统对有机物和氨氮均具有较好的去除性能，且容积分配比对这两者的去除效果影响不大;A2O反应器的好氧区对保证系统运行效果和改善污泥沉降性有重要作用;中间沉淀池的NOx--N浓度控制在1.95-2.75mg/L左右能有效避免二次释磷现象的发生;当容积分配比为2∶4∶1时，出水的TN和PO43--P浓度分别为13.41mg/L和0.28mg/L，达到了最优的脱氮除磷效果。 4、BCO反应器存在同步硝化反硝化现象，荧光原位杂交表明生物膜中有厌氧氨氧化菌存在，且其数量占全菌比例的0.6％～2.7％，BCO单元的氮损失可能一部分是由于发生了厌氧氨氧化反应引起的。 5、以A2O-BCO工艺系统反硝化除磷活性污泥为研究对象，应用CentralComposite Design(CCD)设计考察了起始COD浓度、硝酸盐氮浓度、反应温度和缺氧反应时间对反硝化除磷反应的三个响应值COD去除率(COD RemovalRate，Ycod)、N去除率(N Removal Rate，Yn)和P去除率(P Removal Rate，Yp)的影响。结果表明，起始COD浓度对反硝化除磷反应中COD、N和P的去除都有重要影响，且缺氧反应时间对Yn有较大影响，反应温度对Yp有很大影响;三个响应值的模型方程均显著，R2分别为0.9853、0.9118和0.9972;当COD为316.95mg/L、硝酸盐氮为42.26mg/L、反应温度为27.19℃、缺氧反应时间为237.37min时，Ycod、Yn和Yp的模型预测值分别为93.54％，99.96％和99.56％，试验响应值分别为92.03％、91.15％和81.64％。 6、以A2O-BCO工艺系统BCO单元填料上的生物膜为研究对象，考察了生物膜的微生物特性、比较了生物膜法与活性污泥法的氧传质性能和氨氮氧化性能、评价了生物膜法的应用可行性。试验结果表明生物膜载体上的生物膜呈黄褐色，厚度在60～129μm，微生物以硝化细菌为优势菌，多数为球状菌;在氧的传质性能与氨氮氧化性能方面，生物膜法有较强的优势，在污水氨氮浓度较高或者是水质波动的条件下，可以优先考虑生物膜法;A2O-BCO反硝化除磷工艺在针对低C/N污水的污染物去除上有着较强的竞争力，在我国污水处理领域中有着放大应用的可行性。