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在城市污水处理工艺中,传统活性污泥法由于存在延时曝气、消耗大量碳源、污泥产量高等特点,和国际水处理的节能减排大趋势越来越不符合,因此本论文采用一种不需要额外投加碳源的城市污水处理工艺,即化学生物强化一级处理-短程硝化/厌氧氨氧化工艺,来实现城市污水中有机物、氮、磷的去除。首先,通过实验室小试实验研究不同浓度聚合氯化铁对城市污水的处理效果,并把絮凝剂投加量应用到现场中试装置中,探索聚合氯化铁强化生物絮凝对城市污水的处理效果以及铁盐对本装置中活性污泥系统的影响;同时为实现剩余污泥的减量化、资源化处理,收集一级强化处理阶段的剩余污泥,通过高温热解制备成生物炭,对其表面结构进行分析,并探究污泥基生物炭对溶液中重金属的吸附效果(以Cd2+为例)。本文研究内容和结论如下:（1）在实验室小试实验中,通过对投加絮凝剂处理前后的污水中浊度、Zeta电位、TP、COD等指标进行测定,探究不同浓度聚合氯化铁对城市污水的处理效果,结果表明聚合氯化铁投加量在45 mg/L时对城市污水处理效果最好,COD和TP的去除率达到最高,浊度基本下降到最低值。（2）将聚合氯化铁应用于现场中试装置中,对投加絮凝剂前后污水中TP、COD、氨氮进行测定,探究在化学强化生物絮凝工艺中,聚合氯化铁的最适投加量。研究表明投加30 mg/L聚合氯化铁对比生物絮凝使TP去除率提高了39%,COD去除率提高了27%,出水COD浓度在60-80 mg/L,TP浓度基本小于0.5mg/L。聚合氯化铁强化生物絮凝处理城市污水效果较为理想,其出水水质能够符合典型的短程硝化/厌氧氨氧化工艺的需求,为中试装置下一阶段的成功启动提供了水质保证。（3）进一步研究投加聚合氯化铁对活性污泥系统的影响,通过对加药前后出水中SCOD的检测发现,聚合氯化铁对SCOD的去除没有效果,主要是对胶体和颗粒物的去除;通过对污泥中胞外聚合物的测定发现,30 mg/L的聚合氯化铁会抑制蛋白质的分泌从而导致污泥自身的絮凝能力减弱;对进出水进行三维荧光光谱测试发现,生物絮凝阶段三维荧光光谱减弱的原因是活性污泥对原水中溶解性有机物的去除,而聚合氯化铁协同絮凝阶段三维荧光光谱大幅度减弱的原因是絮凝剂对废水中大分子颗粒物的去除以及样品中Fe3+的存在导致的荧光淬灭现象。（4）收集中试装置强化一级处理阶段的剩余污泥,在不同温度下通过隔绝氧气高温热解将其制备成生物炭。扫描电子显微镜（SEM）结果表明随着碳化温度上升,生物炭表面形态结构越来越杂乱;红外光谱（FTIR）显示在碳化温度升高的过程中,生物炭中大量官能团消失;拉曼光谱（Raman）阐明碳化温度的升高导致生物炭缺陷程度明显增大。吸附实验结果表明碳化温度为800°C制备得到的生物炭在pH=7时对Cd2+的吸附效果最好,其吸附过程均更符合准二级动力学方程。对反应前后生物炭进行X-射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）测试,X-射线衍射分析发现吸附过程中没有沉淀物的生成,表明其对Cd2+的吸附机制是表面官能团络合作用;同样的吸附机理也在X射线光电子能谱的分析中被证实。图[23]表[4]参[111]