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随着我国城镇化的建设，小城镇数量越来越多，而小城镇污水处理工程的建设滞后于城镇发展建设。随之而来的是小城镇水环境污染问题越来越严重。北方寒冷小城镇污水处理厂面临着冬季低温问题。低温严重影响了污水厂的处理效果，尤其是对氮磷的去除。为了研究冬季低温条件强化水解-AICS工艺处理小城镇污水，试验选择了吉林磐石污水处理厂作为研究现场。以污水厂污水为处理对象，在现场模拟水解-AICS工艺。在现场试验条件下，水解-AICS系统对COD的去除效果较好且稳定，去除率在80%以上。水解酸化池起到了良好的预处理效果，COD去除率30%，SS去除率70%，降级了低温对系统的不利影响。污泥回流比、硝化液回流比对系统的脱氮除磷有一定影响，当污泥回流是75%，硝化液回流比是200%，HRT=13.9h时系统总体运行状况最优。在温度较低的情况下，水解-AICS系统对磷的去除效果更好，出水TP基本为0.71.0mg/L，NH4+-N为412mg/L，TN为1525mg/L。说明水解-AICS系统只通过生物脱氮除磷不能达到国家污水排放一级A标准（GB18918-2002），需要采取强化措施。在水解-AICS工艺与A2/O工艺对比研究中发现：在低温条件下，两系统的污染物去除效果相似，都有良好的对COD、SS和NH4+-N的去除效果，TN去除效果一般。水解-AICS工艺相比A2/O工艺具有需氧量少、污泥产量少、耐冲击负荷的优点。试验具体考察了混凝沉淀处理水解-AICS二级出水和投加填料两种低温强化脱氮除磷措施的效果。在混凝沉淀研究中，发现聚合氯化铝和氯化铁随着投加量增加，影响越强，在投加量在20mg/L时，混凝沉淀效果最优。投加两种混凝剂都能够使系统出水达到一级A排放标准。在AICS反应器好氧段投加多孔旋转球型悬浮填料，能够使反应器内硝化细菌量增加，生物种类增多，TN去除率明显增长。从填料开始挂膜到挂膜成功，TN去除率从45%升至75%。为了确定水解-AICS工艺的实际工程效果，具体考察了磐石污水处理厂冬季低温时的运行特征。低温对COD、SS和TP的去除效果影响较小，对TN去除的影响较大。课题还针对磐石污水处理厂进行了技术经济分析，并与同等规模30000m3/d的A2/O工艺污水厂作对比，结果表明水解-AICS工艺工程总投资和运行成本均低于A2/O工艺。