纯膜MBBR工艺的除磷能力有限,并且作为一种生物膜水处理方法,其出水中含有老化脱落的生物膜絮体,这类絮体结构松散,沉降性能较差,常规沉淀过程难以有效去除。本文针对低温条件下纯膜MBBR工艺出水中磷含量超标和出水中含有沉降性能较差的脱落生物膜絮体的问题,研究了磁加载混凝除磷技术的运行参数对除磷效果以及污泥沉降性能的影响,并进行了磁种回收技术的研究。分别以氯化铁、硫酸铁和聚合硫酸铁作为混凝剂,进行了常温和低温条件下的常规混凝除磷实验。结果显示,三种混凝剂中氯化铁的除磷性能最优,初始p H为7～8,投加量为90mg/L的条件下,常温下的总磷去除率达到96.14%,低温条件下的总磷去除率为94.68%。通过应用层次分析法,对三种除磷混凝剂的综合性能进行了量化评估,结果显示氯化铁的综合性能最优。通过氯化铁的扩大范围投加量混凝实验,验证了氯化铁作混凝剂在常温和低温条件下的除磷效果,并确定后续磁加载实验中混凝剂投量为90mg/L。磁加载混凝实验的结果显示,500目和800目磁种的投加能够提高低温条件下氯化铁的除磷效果。在低温条件下,加载磁种粒径大小为500目,投加量为70mg/L时,氯化铁的总磷去除率能达到95.78%。而350目磁种的投加对低温条件下化学除磷效果的影响较小。絮体生成阶段的搅拌条件对磁加载混凝除磷效果影响的实验结果显示:在常温条件下,350目磁种的最佳搅拌速度在60r/min左右,最佳搅拌时间约为8min;500目磁种的最佳搅拌速度在60r/min左右,最佳搅拌时间约为10min;800目磁种的最佳搅拌速度为50r/min,搅拌时间约为10min。在低温条件下,各粒径磁种的最佳搅拌速度和最佳搅拌时间均升高约18%和24%。磁加载对污泥沉降性能影响的研究结果表明,在常温条件下,350目、500目、800目磁种加载后生成的除磷污泥絮体的二维分形维数分别为1.488、1.585和1.643;在低温条件下,350目、500目、800目的磁种加载后生成的絮体的二维分形维数分别为1.500、1.553和1.571,由实验结果可知,磁种的投加能够改变除磷污泥絮体的密实程度,提高除磷污泥的沉降性能。本文构建了常规出水总磷预测模型和温度响应型出水总磷预测模型。相比于常规预测模型,温度响应型总磷预测模型在测试数据集上的均方差为0.066,小于常规预测模型的0.254,可以认为温度响应型出水总磷预测模型具有更好的预测性能,更适用于在低温条件下对磁加载混凝工艺的药剂投加量进行控制。磁种回收部分研究了水力剪切、超声分离和曝气剪切三种磁种剥离方法对磁种回收率的影响,实验分析结果表明水力剪切磁种剥离方法更适合于工程应用。