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论文以开发高效、低能耗的小城镇低浓度污水处理技术为目标,针对低浓度污水水质特征,研制出连续流多级生物膜反应器,在反应器中构建了微生物同时硝化反硝化环境,大大简化缩短了脱氮工艺流程,并获得了高效同时硝化反硝化的关键参数及控制条件。通过间歇曝气和及时排泥强化提高了生物膜反应器的生物除磷的效能;并采用生物除磷和填料物化除磷相结合,保证了冬季低温除磷的稳定性。通过对有机负荷(OLR)、氮负荷(NLR)、进水方式、DO、温度等因素对反应器脱氮效能的影响研究,确定了反应器处理低浓度小城镇污水的工况参数,特别是在冬季低温条件下适宜的运行工况参数。与同类生物膜工艺相比,反应器具有效能高、投资运行成本低、管理简便的特征。研究得出如下主要结论:①负荷影响试验表明:反应器在25℃,有机负荷Nv≤1.44kgCOD/(m3?d),氮负荷≤0.36 kgN/(m3?d),DO=4.0mg/L,HRT=2.0小时,挂膜密度为30%时,可使进水COD浓度为120mg/L,NH4+-N为27 mg/L,TN为30.0 mg/L的低浓度小城镇污水,出水COD为17～34 mg/L,NH4+-N为0.6～6.4mg/L,TN为10.8～19.2mg/L,NH4+-N去除率为73.3%～97.8%,TN去除率为31.4%～67.1%,达到一级排放标准,反应器具有较强的同时硝化反硝化能力。比同类反应器脱氮效能提高30%。②进水方式影响试验表明,当有机负荷Nv≤0.36 kgCOD/(m3?d),氮负荷≤0.09 kgN/(m3?d)时,生物膜反应器进水宜采用分点进水方式,可提高碳源的利用率。③DO影响试验表明:反应器DO最佳范围为4.0 mg/L～6mg/L,不同负荷及温度对应的最佳DO不同。④冬季脱氮试验表明:生物膜反应器在冬季(5～8℃)低温条件下,当有机负荷0.48 kgCOD/(m3?d),氮负荷0.12kgN/(m3?d),DO=6.0mg/L,HRT=6.0小时,可使进水COD浓度为120mg/L,NH4+-N为27 mg/L,TN为30.0 mg/L的低浓度城镇污水,出水COD≤35mg/L,NH4+-N≤3.3mg/L,TN≤19mg/L,达到一级排放标准。⑤除磷试验表明:通过间歇曝气及排泥,强化了连续流生物膜反应器的除磷效果,与连续曝气时相比磷去除率提高25%,改善了连续流生物膜反应器除磷效率较低的问题。⑥在冬季(t=5～8℃),采用“多级生物膜反应器+填料层”组合工艺的较佳工况为:进水有机负荷0.48kgCOD/(m3?d),氮负荷0.12kgN/(m3?d),DO=6.0mg/L,第一、二级反应器间歇曝气(每级A/O时间比为1.0h/2.0h、好氧时DO=6.0mg/L),第三级反应器连续曝气,HRT=6.5小时(其中生物膜反应器HRT=6.0h,填料层HRT=0.5h),以及及时排出脱落生物膜的方式,出水COD、NH4+-N、TN、PO43-