随着水环境污染问题的日益突出和国家对污水排放标准的提高，具有同步脱氮除磷功能且具有占地面积小、运行管理简便等优点的新型污水处理工艺逐步成为该领域研发与应用的焦点。MSBR工艺（Modified Sequencing Batch Reactor）集约式、一体化的设计方式使其具有占地面积小、无需二沉池、自动化程度高等优点，近年来在世界范围内得到越来越多的应用。为了完善和促进MSBR工艺的研究发展，本课题以青岛海泊河污水处理厂实际生产运行的MSBR污水处理系统为研究对象，开展了一系列的生产性试验，全面考察了MSBR系统在不同季节条件下的工作性能，并在此基础上对工艺运行方式进行优化控制，对MSBR工艺污泥沉降性能和脱氮除磷效果进行了深入研究，研究结果表明：（1）污泥沉降效果是制约系统运行稳定性的关键，若污泥沉降不理想，污泥易随出水流出系统，导致出水SS、COD、总氮、总磷等指标偏高。因此，改善污泥沉降效果，防止污泥随出水流失是工艺运行管理和优化控制的工作重点。（2）系统反应温度为18～25℃时污泥沉降良好，出水总氮浓度高于21mg/L，出水总磷浓度高于1mg/L，系统脱氮除磷效果有待提高。生产性试验结果表明，进水碳源不足是制约系统脱氮除磷效果的主要因素，补充外碳源乙酸钠40～70mg/L（以COD计），出水总氮浓度下降至16mg/L以下，出水总磷浓度低于0.5mg/L。MSBR系统在夏季具有较好的同步硝化反硝化效果，当进水中投加乙酸钠使COD增加70mg/L时，系统前置反硝化彻底，聚磷菌释磷充分并合成过量胞内储能物质PHA，此时将好氧区末端DO调整为0.5～1.0mg/L时，活性污泥絮体内部形成微环境下的缺氧区，微生物利用好氧吸磷剩余的PHA为碳源进行内源反硝化，这种条件下可去除总氮4～7mg/L。（3）当SBR单元泥层泥位在5米以下时，系统满负荷出水流速为6.6mm/s，小于7mm/s的沉淀池设计上限，此时SBR单元整个出水阶段泥层稳定；若泥位没有下降至5米以下，出水阶段污泥层受水力冲击上浮。对于MSBR系统的设计而言，对于MSBR系统的设计而言，一方面应尽量减小SBR单元长宽比，以降低SBR出水表面负荷，另一方面应根据活性污泥性状和污泥实际沉降效果合理设计SBR单元消能挡墙高度，使其不低于沉降出水时的泥水界面。（4）工艺运行条件改变引起系统污泥负荷、DO等条件发生较大变化，导致MSBR系统发生严重的丝状菌污泥膨胀现象。预防和控制丝状菌膨胀的方法是一方面防止SBR单元周期设置过长使污泥长期处于缺氧状态；另一面使系统在稳定的负荷条件下运行。实验结果表明，COD污泥负荷为0.15～0.20gCOD/(gMLSS d)时污泥不易发生丝状菌膨胀，活性污泥絮体生长良好。（5）对污泥EPS进行监测分析期间，活性污泥发生非丝状菌膨胀、丝状菌膨胀、污泥絮体解体与再生等过程。污泥发生非丝状菌膨胀时，污泥絮体分散式生长，结构膨松，此时污泥EPS含量与SVI值呈正相关；丝状菌膨胀时期，污泥中EPS含量越高，菌胶团在污泥中占得比例越大，SVI值越小；在LB-EPS含量减少，TB-EPS增加的菌胶团生成过程中，总EPS量越高，SVI值越小；在LB-EPS含量增加，TB-EPS减少的污泥解体过程中，总EPS含量越高，SVI值越大。判断EPS含量及其成分的变化对污泥沉降效果的影响时，应先根据季节性变化判断污泥所处的生长时期。（6）将膨胀状态和非膨胀状态下的活性污泥性质进行综合分析发现，SVI值、MLVSS/MLSS值和污泥代谢活性均随着季节性的温度变化而变化。系统反应温度、SVI、MLVSS/MLSS和TTC-DHA之间存在较高相关性。当系统反应温度发生变化时，活性污泥微生物代谢活性通过影响活性污泥中NVSS积累量和MLVSS/MLSS值进而改变活性污泥沉降性能。因此，活性污泥微生物代谢活性的变化是导致活性污泥沉降性能受温度影响的生物学原因。（7）低温条件下MSBR系统硝化效果较差，在系统反应温度低于15℃时对氨氮去除率不足50%，而当温度低于12℃时，系统对氨氮几乎无去除效果。低温条件下活性污泥代谢活性较低，而MSBR系统MLSS较低造成低温条件下硝化反应所需的生物量不足是冬季硝化效果差的主要原因。冬季在不影响污泥沉降效果的前提下，应尽量增加系统MLSS以提高硝化效果。