由于含氮磷污水排入而引起的水体富营养化已成为世界范围内严重的水质问题。目前我国的江河湖库富营养化的限制因子多为磷，控制污水中的磷含量对防治水体富营养化意义更大。我国污水排放标准不断收紧，受纳水体为地表Ⅲ类水体的城市污水厂需执行 GB18918-2002一级 B标准，即 TN<20mg/L、NH4+-N<8mg/L（水温低于12℃时15mg/L）、TP<1mg/L。我国现行污水处理工艺普遍同步脱氮除磷效果不稳定，尤其是除磷效果更差，效果稳定者则运行费用高和技术复杂，因此开发投资少和效果稳定的同步脱氮除磷工艺势在必行。　　针对上述问题，开发了哈尔滨创新同步脱氮除磷（HITNP）工艺。HITNP工艺具有以下技术特点：设立厌氧接触池，将污泥中携带的少量硝酸盐迅速反硝化；以沉淀后的硝化液回流代替了常规工艺的混合液回流，厌氧区污泥浓度高，工艺除磷效率高；通过缺氧反硝化除磷“一碳两用”，缓解反硝化和释磷对COD的需求矛盾，适用于高氮磷含量的工业废水和低碳氮比的生活污水处理；好氧硝化池采用复合式活性污泥与生物膜反应器，可以提高生物量，实现了硝化菌与聚磷菌微生物相分离；工艺简捷，高效低耗。　　结合连续流模型试验和静态试验，以哈尔滨工业大学校园生活污水为处理对象，考察了HITNP工艺系统处理低碳氮比城市污水的效果，深入的研究和探讨了其进水水质和运行工况等影响因素。　　HITNP工艺系统的长期运行结果表明，处理生活污水正常运行时出水COD平均24.92mg/L；去除率平均为88.6％；厌氧池COD的去除率高达73.33%以上。出水的总氮为13.20～18.04 mg/L，去除率保持在51.60%～65.80%；出水氨氮0.14～3.22 mg/L，平均为1.74 mg/L，去除率87.92%～99.33%；出水总磷在0.86mg/L以下，平均0.27 mg/L，平均去除率91%以上，其中部分是以反硝化除磷的形式去除的。工艺系统含聚磷菌的活性污泥中的磷含量为4.42%～5.68%。HITNP工艺系统处理生活污水稳定高效，出水已经达到 GB18918-2002一级 B排放标准，尤其适用于处理低碳氮比污水，在我国推广应用前景广泛。　　进水COD/TN较低时（4.35～6.73），随进水碳氮比增加，总氮、氨氮和总磷的去除率基本保持稳定。COD/TP为26.26～77.16时，总磷去除效果比较稳定。当TN/TP大于9时，磷的去除效果理想；低于9时，生成的硝酸盐量不足以完成反硝化除磷，可通过加大好氧段曝气，好氧除磷。在氮源充足的条件下，推流式反应系统能获得高的反硝化吸磷速率和低的出水磷浓度。完全混合式能够充分利用氮源聚磷，发挥反硝化除磷的作用，更节能；但是为保障出水磷浓度达标，需要延长水力停留时间或辅助以好氧聚磷。推荐HITNP工艺系统采用完全混合的运行方式。水力停留时间取9～10.2h，厌氧区、缺氧区与好氧区的体积比1:1.25:2，水力停留时间分别为2.1～2.4 h，2.6～3.0 h，4.2～4.8 h。硝化液回流比推荐采用100%～150%，回流污泥比采用50%～60%。　　反硝化除磷工艺中，进水COD/TP过高时，厌氧区残余碳源进入缺氧区，导致外碳源和氧化剂同时存在，聚磷速率下降。静态试验结果表明，但是碳源并不是用于反硝化聚磷菌或反硝化菌单纯反硝化，而是引起了缺氧释磷。碳源存在条件下，生物除磷系统曝气，同时存在聚磷菌释磷和异养菌对有机物的代谢。在生物除磷法中通过引入厌氧空间或厌氧时段起到一种选择器的作用，厌氧/缺氧（好氧）交替的目的是造成碳源的富余/匮乏机制，导致聚磷菌积累，提高除磷效果。　　根据HITNP工艺的设计与运行特点，分别给出了针对单个反应器的物料衡算以及描述HITNP独特的回流方式的混合与分流的物料衡算。根据ASM2D中的反应系数矩阵为反硝化除磷过程建立了反应模型。模型考察了11种组分和18个过程。分析了模型的组成和结构，采用MatLab的准牛顿算法求解模型的方程组。模型求解的注意问题包括初值的选取和水力停留时间的陷阱。分析厌氧池的厌氧释磷和缺氧池的反硝化除磷过程，得到缺氧池的穿透阈值，碱度、微生物浓度、聚磷酸盐颗粒和水力停留时间等对脱氮除磷的影响。这些结果所给出的信息初步地验证模型和求解的可靠性。