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近年来,由于生活污水和工业废水中氮磷的排放,水体富营养化现象依然呈现出不断加剧的趋势,因而如何控制水中氮磷的含量仍然是当前水环境研究的重点。现行的污水处理厂大都采用传统的生物脱氮除磷处理工艺,在碳源充足的条件下,这些工艺都可以达到很好的脱氮除磷效果。然而我国大多数地区城市污水中碳源比较缺乏,污水厂需要另外添加碳源来实现氮磷的更好去除,这进一步增加了污水厂的运行费用。因此,本研究在传统双污泥系统（A2NSBR）的基础上,改良该工艺,并与传统的多级厌氧-好氧-缺氧系统（多级SBR）进行对比,探究改良后的工艺对氮磷的去除效率,并进一步研究改良型双污泥系统碳源的最大利用效率。整个实验分为两大阶段（阶段Ⅰ和阶段Ⅱ）。阶段Ⅰ是在低碳源废水条件下,通过对改良后的双污泥处理工艺与传统厌氧-好氧-缺氧工艺效果进行比较分析,探究解决城市生活污水碳源不足的方法。实验组反应器为改良型双污泥系统,即在原双污泥系统缺氧段增加两个阶段的微曝气（曝气量0.5 L·min-1）,对照组反应器为多级厌氧-好氧-缺氧SBR。结果表明,进水COD、氨氮、SOP浓度分别为200、35、10 mg·L-1时,实验组比对照组脱氮除磷效果好（去除率分别为:TN 94.8%vs60.9%;TP 96.5%vs 75%）,出水SOP浓度0.35 mg·L-1,NH4+-N浓度0.50 mg·L-1,TN浓度1.82 mg·L-1,完全满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。采用优化后的工艺,单位碳源（以COD计）可实现的最大的氮、磷的去除量分别为0.17 g N·g-1和0.048 g P·g-1,可以最大程度地解决当前城市废水碳源浓度较低的问题。阶段Ⅱ,研究改良型双污泥系统对碳源的最大利用率。在阶段Ⅰ的实验组反应器的基础上,对工艺进一步优化,研究在进水COD、氨氮、SOP浓度分别为200、50、15 mg·L-1的条件下,系统脱氮除磷的效果及碳源利用率。研究表明,通过不断优化工艺,R1、R2、R3和R4四个阶段的脱氮除磷效果越来越好,在R3阶段已达到最大值。此时,系统TP的去除量为12.45 mg·L-1,去除率为80.3%;TN的去除量为45.20 mg·L-1,去除率为90.4%。改良型双污泥系统可以同时实现0.062 g P·g-1COD和0.226 g N·g-1COD的去除。因而,采用改良型双污泥系统,可以很大程度地提高系统对碳源的利用率,对实际应用中处理低浓度碳源废水具有很好的参考价值。