目前,许多城市污水处理厂已完成改造,出水提升至一级A标准,部分水厂向地表水类IV类标准迈进。在进水低C/N条件下,如何进一步优化工艺,完成总氮的深度处理成为研究的热点。本文通过研究AOAO-MBR生物脱氮工艺,采用Biowin软件进行仿真模拟,为工艺的进一步优化提出建议和验证,为达到地表水类IV类的高排放标准提供技术支撑。主要结论如下:（1）探究AOAO工艺在不同碳氮比（C/N）、硝化液回流比（IR）、污泥回流比（r）下的运行效果。在化学需氧量（COD）平均进水195.0mgL、氨氮（NH₄⁺-N）平均进水21.3mg/L、总氮（TN）平均进水32.7mg/L条件下,确定分段进水比6:4、C/N在6:1、内回流比为200%、外回流比50%条件下的工况处理效果最好。COD、NH₄⁺-N、TN的平均出水分别为17.1mg/L、0.8mg/L和13.6mg/L,去除率依次为91.21%、96.23%和58.61%,出水可稳定达一级A标准。（2）增加MBR膜组件后,污泥浓度至4600mg/L左右,COD平均进水195.4mgL、氨氮进水21.2mg/L、总氮进水30.9mg/L条件下,系统最终COD出水平均12.3mg/L,去除率93.69%;氨氮平均出水0.5mg/L,去除率97.82%;总氮平均出水10.2mg/L,去除率66.88%。总氮的出水范围在8.5mg/L到12.1mg/L波动,出水不能稳定达地表水类Ⅳ类标准。（3）通过Biowin软件对AOAO-MBR工艺进行建模和优化,建议最佳运行参数为:MBR反应池内DO控制在1.2 mg/L,分段进水比6:4,内回流比为200%。采用优化方案进行论证实验,COD平均出水12.8mg/L,氨氮平均0.4mg/L,TN平均9.4mg/L,且出水可稳定达地表水类Ⅳ类排放标准。