城市污水处理厂经常遇到进水碳源不足问题，导致脱氮除磷效果不佳。针对低浓度污水的同步脱氮除磷，本论文开展了三部分工作，分别是相适应的好氧颗粒污泥的培养、好氧颗粒污泥同步脱氮除磷工艺优化和好氧颗粒污泥-藻类共生系统脱氮除磷的研究。第一部分为好氧颗粒污泥的培养。在反应器高径比为2和COD为200mg/L的低碳源浓度进水条件下均能培养出好氧颗粒污泥。成熟的好氧颗粒污泥呈黄色、沉降性能好，SVI稳定在20ml/g~40ml/g之间。高浓度和低浓度进水培养的好氧颗粒平均粒径分别为1.02mm和0.79mm。维持较短的沉降时间，通过降低COD和延长周期时间，降低有机负荷，降低絮状污泥生长速度，均有利于提高颗粒化率和培养成功率。第二部分为好氧颗粒污泥同步脱氮除磷工艺优化。好氧颗粒污泥具有良好的有机物降解和氨氧化能力。曝气量越大，周期时间越长，出水COD、氨氮、亚硝氮越低。排泥和缺氧对COD、氨氮去除影响不大。硝态氮主要通过反硝化去除，受到碳源短缺抑制，排泥对反硝化影响不大，一定时间的缺氧有利于硝态氮的去除。总磷主要在好氧段去除，去除率随着曝气量的增大和周期时间的延长而增大。一定程度的排泥和缺氧有利于生物除磷。对于进水COD=200mg/L的低浓度易生物降解进水，曝气量0.2m~3/h，周期时间为6h，污泥龄为40d，缺氧时间为0.5h时同步脱氮除磷效果最好。增加铁盐浓度对除磷效果促进作用最大，可使总磷去除率提高9%。好氧颗粒污泥的表观产率系数远小于传统活性污泥法。第三部分是好氧颗粒污泥-藻类共生系统脱氮除磷的研究。藻类存在使好氧颗粒污泥颜色由黄色变为绿色，污泥絮体、破碎颗粒以及不规则大颗粒增多，沉降性能下降。藻类覆盖在好氧颗粒污泥表面增大了传质阻力，不利于有机物降解，抑制了反硝化，但对除磷影响不大。通过污泥置换、改变进水组分配比和减少光照均能起到除藻效果。减小光照，除藻效果最快但是易造成颗粒解体；其次是污泥置换，但是该方法对污泥影响较小；改变进水组分配比效果最慢也最差。