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目前我国不断加强对水环境的污染防治和治理力度，小城镇地区的污水处理逐渐展开，由于小城镇水质水量的波动性大，对污水厂运行影响严重，尤其是高寒地区受温度的影响，污水处理难度加大。如果利用排水管网污水处理技术消减污染物，将会降低后续污水厂的负荷，提高污染物总体消减量，从而达到保护小城镇水体环境的目的。本实验针对寒冷地区小城镇污水特性展开管道处理实验研究。通过添加填料的方式对排水管道污水中微生物的生化处理能力进行强化，采用混合运行模式和推流式运行模式，研究两种模式对管道污水中污染物的处理能力及各种影响因素。混合运行模式通过水泵回流的方式使进水与回流水混合，同时管道末端污水回流增加了污水在管道中的停留时间，研究停留时间对排水管道生物处理技术的影响；推流运行模式，采用牺牲流速的方式确保实验装置中两个检查井间的停留时间符合实际管道中两检查井间的停留时间，以此研究污水流过固定长度排水管道时污染物的去除效果。混合运行模式下，常温时，实验温度维持在25.6℃～30.1℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为312mg/L，在运行4个小时后出水COD浓度降低至103mg/L，COD去除率为67.1%，单位时间COD去除量为52.25mg/(L·h)；低温时，实验温度维持在11.2℃～14.7℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为353mg/L，在运行4个小时后出水COD浓度降低至153mg/L，COD去除率为56.8%，单位时间COD去除量为50mg/(L·h)。推流运行模式下，常温时，实验温度维持在25.6℃～30.1℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为365.46mg/L，单位时间COD去除量为159.12mg/(L·h)；低温时，温度维持在11.2℃～14.7℃之间，管道内充满度为0.65，溶解氧含量维持在0.8～2.8之间，进水COD浓度为349.23mg/L，单位时间COD去除量为121.68mg/(L·h)。以污染物的一维对流扩散模型为基础，结合活性污泥数学模型（ASM），建立与实验相对应的排水管道水质转化模型。并用实验室所得数据资料进行模型验证分析，所得计算结果与实测数据的离散系数Ex，经数据处理后得到离散系数Ex<20%，说明模型与实验的吻合程度较好。表明本模型可为排水管道污水处理技术的设计及水质评估提供指导，也可为实际工程应用提供相应的水质设计参数。排水管道生物处理技术的研究，可有效解决高寒区小城镇污染治理工作面临的困难，同时对城市的污水处理提供污染物进一步消减的新方式，使得寒冷地区的水体污染情况得到缓解，也使得区域水体污染情况得到控制，进而消减了汇入流域的污染物，为整体水系的水环境保护工作提供了支撑。排水管道污水处理技术不但对水环境的保护起到作用，由于其针对寒冷地区小城镇的现有问题，解决了寒区小城镇污染治理工作面临的困难，又因为起处理成本相对较低，所以还具有了一定的社会效益和经济效益。