在我国南方地区污水厂碳源总量偏低的情况下,采用全流程生物系统改造的方式对总氮和总磷削减的空间有限,难以达到日益严格的氮磷排放指标。城镇污水的提标改造需要研究更先进的处理工艺,以对氮磷进行深度治理。本课题针对活性污泥处理系统提升脱氮除磷的空间有限,现有城镇污水厂尾水的处理方法缺乏将脱氮、去除SS和除磷融于一体的技术现状,提出了新型生物膜-微絮凝滤池协同脱氮除磷的新工艺。通过实验获得了新型生物膜-微絮凝滤池的最佳运行参数,分析了滤池的脱氮除磷机理,并研究了滤池中微生物的种群结构与丰度的变化规律,研究成果对开展新型生物膜-微絮凝滤池的工程化应用具有重要指导意义。试验所在地位于福州某城镇污水处理厂,日处理设计规模为120 m~3/d,试验原水为该厂的二级生物处理出水,试验水质指标为:COD为12～23 mg/L,TN为7.8～15.5mg/L,NO3--N为6.6～12.5 mg/L,NH4+-N为0.5～2.1 mg/L,TP为0.19～0.44 mg/L,PO43--P为0.14～0.38 mg/L,SS为14～23 mg/L。主要研究内容和结论如下:（1）新型生物膜滤池采用优化接种挂膜法启动,依据出水水质及微生物种群结构变化进行判断,历经15 d后滤池启动成功,启动后TN去除率>80%,COD去除率>70%,NO3--N去除率>90%,TP去除率约为19～21%。（2）适宜的C/N有利于生物膜滤池进行反硝化反应,当C/N为5.34时TN去除率达到81.8%,COD去除率达到75.1%,NO3--N去除率为92.4%。HRT为1.06 h时,生物膜滤池TN去除率最高,达到79～81%。HRT的改变对COD去除率和DO的变化影响较小。（3）生物膜滤池在无外加絮凝剂时对于磷的去除效能有限,对于TP去除率仅为19～21%,通过投加PAC进行生物膜-微絮凝滤池协同脱氮除磷。当PAC投加量为5 mg/L时,TP去除率为76.0%,PO43--P去除率为86.7%。PAC的投加对反硝化和除碳没有明显影响。（4）滤池高效反硝化所能承受的最大水力负荷为4.13 m~3/（m~2·h）,高水力负荷没有明显降低滤池除磷效能,说明新型生物膜-微絮凝滤池适宜在较高的水力负荷条件下进行除磷。（5）新型生物膜-微絮凝滤池采用气冲-气水联合反冲-水冲的联合反冲洗模式,反冲洗周期为7 d。水洗强度为5～10 L/（s m~2）、气洗强度为10～15 L/（s m~2）。气冲洗、气水联合冲洗和水冲洗时间分别为2～4 min、4～6 min、5～8 min,反冲洗总时长约为15 min。反冲洗后40 min内可恢复至稳定期的处理效果。（6）在冬期水温约为9～13℃的情况下,NO3--N去除率能稳定达到80%以上,出水中TP浓度仍能降至0.15 mg/L以下。在保证NO3--N和COD去除效果的基础上,打开滤池中部曝气设备,调整HRT和气水比,可提高NH4+-N去除率。在HRT为1.4 h,气水比为8的阶段曝气情况下,此时NH4+-N去除率为40～45%,NO3--N去除率为70～76%,TN去除率为57～62%。（7）推导建立了生物膜滤池的堵塞动力学模型为（?）,表明滤池的水头损失与滤池的滤速和运行时间密切相关。（8）研究对比了新型生物膜-微絮凝滤池与污水厂现有的高效沉淀池-纤维转盘滤池联用工艺,新型生物膜-微絮凝滤池处理后的出水水质优于现有工艺,吨水处理成本比联用工艺低0.039元/m~3。对两种工艺的出水进行综合污染指标分析,结果表明新型生物膜-微絮凝滤池处理后的出水对地表水环境的污染更低。（9）对生产性规模的试验装置进行经济性评估表明,单位污水建设成本约为2353元/（m~3/d）,包括吨水电耗、药剂费在内的吨水处理费用约为0.207元/m~3。（10）对新型生物膜-微絮凝滤池进行微生物多样性测序分析,结果表明启动后的微生物在门水平以变形菌门为主,在属水平上,噬氢菌属（Hydrogenophaga）和脱氯单胞菌属（Dechloromonas）作为优势反硝化菌属;反冲洗对微生物种群结构的丰度影响不明显,但会造成微生物种群数量的减少;外加PAC会降低拟杆菌门（Bacteroidetes）的丰度,但对变形菌门（Proteobacteria）基本不造成影响,丰度较高的几个脱氮菌属下降不明显,反硝化菌属相对丰度仍能达到48.76%。