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随着城市污水量增加,污染物组成日益复杂,传统的污水处理工艺难以满足脱氮除磷要求,污水处理难度增大。以徐州市某污水处理厂为例,由于接入含有高氨氮的工业废水,进水水质水量发生变化,如有机物浓度偏低、氨氮含量偏高,导致污水厂脱氮除磷效果不佳,水质达标排放压力大,给周边水环境造成威胁。本文针对污水处理厂现有问题对原工艺“水解酸化+A~2/O”进行改造,改造为“缺氧+UCT”工艺,并对改造后工艺运行进行研究;通过单因素运行研究混合液回流比、污泥回流比、污泥龄、DO等因素对改造工艺处理效果的影响,优化工艺参数,并利用最佳工况参数研究沿程污染物去除效果;通过高通量测序对比生物处理单元微生物多样性和种群结构;在“缺氧+UCT”工艺基础上,采用多点进水方式进行优化工艺运行研究,实现合理分配碳源,同时兼顾脱氮除磷作用并降低运行成本。进而得出结论:（1）“缺氧+UCT”工艺出水水质指标均提升至一级A排放标准,氨氮、TN、TP去除率分别由88%、73%、89%提高至96%、80%、96%,在一定程度上提高系统脱氮除磷效果。通过单因素实验得出最佳工艺参数组合:混合液回流比150%、污泥回流比为100%、污泥龄为15d,DO浓度为1.0-2.0 mg/L。（2）混合液回流比和污泥回流比对COD、NH4+-N的去除效果影响不明显,混合液回流比为150%时,TN、TP去除率分别为82.8%、96.9%,污泥回流比为100%时,TN、TP去除率为80.0%、96.4%;SRT缩短至5d时,聚磷菌释磷作用在厌氧段平均释磷浓度由17.7 mg/L降低至12.2 mg/L,SRT为15 d时,TN、TP去除效果分别为80.7%和97.1%,MLSS稳定在3500-4000 mg/L,SVI保持在70-90 m L/g;DO降低至1.0-2.0 mg/L,TN去除率由79.2%上升至85.1%,TP去除率由84.4%上升至95.6%,SVI值在140-180 m L/g之间,属于丝状菌微膨胀范围。（3）COD在缺氧池1中去除率达到71.4%;进水TN中96%为氨氮,缺氧池对TN去除贡献率占TN去除率的89%,好氧段硝态氮浓度由2.97 mg/L上升至9.59 mg/L;TP浓度在厌氧段升高242%,而后在好氧段大幅下降92%。Alpha多样性指数显示缺氧池2中细菌种群多样性相对较高,污泥中优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）,相对丰度达到63.4%-69.7%,优势菌属为甲基营养型反硝化菌属（Methylotenera）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）、unclassified＿Chitinophagaceae,相对丰度达到16.7%-18.8%。厌氧池、缺氧池、好氧池内微生物结构及丰度存在一定差别,但在种类上看具有相似性。（4）在“缺氧+UCT”工艺基础上,将进水分配到缺氧池1、厌氧池和缺氧池2,进行优化工艺运行研究。结果显示COD、NH4+-N去除率均稳定在90%以上,其中三点进水方式中TN、TP去除率相较于单点进水方式分别提高4.6%、5.4%。经缺氧池1后COD浓度均降至50 mg/L以下,碳源被充分利用,其中工况Ⅲ污染物去除效果最好。优化工艺每日药剂成本由2982元降至2632元,降低11.7%;多点进水前日均用电量为4281 k W·h,增加16.9%,每日用电成本增加195元,相较于优化前的工艺运行成本有所降低。该论文含有图49幅,表11个,参考文献134篇。