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城市生活污水排放过程中的脱氮除磷及有机物去除是控制自然环境中水体污染的最重要也是最基本的措施。生物法脱氮除磷是目前国内应用最为广泛的污水处理技术，但随着城市污水排放标准的愈加严格，传统生物脱氮除磷工艺在处理低碳氮比(C/N)的城市污水时已经很难满足新标准的要求;此外，传统的污水生物处理工艺还存在着能耗较大，处理成本较高的问题。因此，能高效低耗处理低C/N城市污水的新型生物工艺的研发与应用成为迫切需要。 AAO-曝气生物滤池(BAF)工艺通过生物膜的形式将硝化细菌附着在BAF中的填料上，使之与AAO池中的反硝化聚磷菌分开成为双污泥系统。该套工艺通过硝化液回流的方式将BAF和AAO池串联起来，在BAF中完成硝化，在AAO池中进行释磷和反硝化除磷，实现了“一碳两用”，达到了污水中氮与磷同步高效去除的作用。本论文中首次将试验室规模的AAO-BAF系统扩大到中试规模进行研究，以实际城市污水为对象，对中试规模AAO-BAF系统的研究内容和结论如下: (1)研究了中试规模AAO-BAF系统的启动。研究过程中先将系统的AAO池和BAF两个部分独立运行，以分别培养驯化出富含聚磷菌的活性污泥和硝化细菌的生物膜，等运行到AAO池的出水TP浓度及BAF的出水NH4+-N浓度均趋于稳定不再下降后（约30d），再将两部分连通运行。通过此策略使得该中试系统在第58天时出水COD、NH4+-N、TN、TP、浊度、SS分别小于50mg·L-1、5mg·L-1、15mg·L-1、0.5mg·L-1、5NTU、10mg·L-1，表明该中试系统已成功启动。与小试研究相比较发现，分开运行更有利于聚磷菌的培养驯化;BAF中采用自然挂膜法较接种污泥法更方便，但增加了填料挂膜的时间。根据微生物群落多样性分析，发现AAO池中的硝化细菌丰度少于3％，而BAF生物膜上的硝化细菌的丰度占到了12％以上。 (2)研究了BAF中摇蚊幼虫的滋生对填料上生物膜的危害及处理方法。根据系统的氨氮去除效果及填料上生物量的变化，分析了摇蚊幼虫爆发对正常运行状态下的中试规模AAO-BAF系统的危害，并根据实际试验所得结果探讨了其解决和日常防治方法。中试规模的BAF系统会在夏季出现摇蚊幼虫大量滋生，刚形成的硝化生物膜被其捕食而大量减少，导致系统氨氮去除率急剧下降至60％以下，这种现象在试验室规模的研究中并未出现;研究发现通过快速排水联合风干脱水法可以大大减少系统中的摇蚊幼虫量;较高质量浓度（10mg·L-1以上）的二氧化氯溶液可以在短时间内(1～2h)杀死摇蚊幼虫;为防止摇蚊幼虫在BAF系统中的二次爆发，应做好日常防治，可通过杀灭成虫及池壁虫卵的方法进行有效的日常防治。 (3)研究了低温(11～15℃)对中试规模AAO-BAF双污泥脱氮除磷系统的影响。研究发现，本系统的硝化效果在受到低温抑制后会在短时间内从65％的氨氮去除率恢复至90％以上，而同样环境与水质条件下运行的某水厂AAO系统的硝化却一直受低温抑制。中试AAO-BAF系统硝化受低温抑制期间，其缺氧段反硝化吸磷的总量减少，缺氧末段TP浓度从1mg·L-1上升至4mg·L-1左右，但系统的好氧段可继续完成这部分剩余TP的去除。批次试验发现，硝化菌的SRT长短差异所引起的硝化细菌的量与活性的不同，是本系统与AAO系统在受低温抑制时产生差距的主要原因。本系统中的活性污泥在11℃、16℃、21℃、27℃和32℃下的厌氧释磷速率分别为6.745、8.378、13.218、11.513、9.726mgTP·h-1·gMLSS-1;缺氧反应过程中TP去除速率分别为1.668、1.892、2.496、2.835、2.976mgTP/(h·gMLSS)，NO3-N的去除速率分别为0.786、1.112、1.761、2.614、3.464mgNO3--N/(h·gMLSS)，随着温度升高NO3--N的去除速率增幅更大。 (4)研究了中试AAO-BAF系统的好氧段DO浓度对其运行效果的影响。试验以C/N约为4的实际城市污水为对象，研究了中试规模AAO-BAF双污泥脱氮除磷系统在其好氧段DO浓度分别为3.5±0.5、0.3±0.1、1±0.2mg·L-1下的长期运行特点。研究结果表明当DO浓度为3.5mg·L-1左右时，系统的COD及TP去除效果均较好，但较高的DO会使得少量氧气随回流污泥进入厌氧段使得总释磷量相对减少，且所需能耗较大;DO为0.3mg·L-1左右时，好氧段并不能将缺氧段反硝化吸磷后剩余的TP完全吸收，且易在二沉池发生二次释磷;低DO下好氧段去除的COD较少，使得在BAF中去除的COD量增加，这不利于硝化细菌的富集;DO为1mg·L-1左右时系统运行效果最佳;三种DO下系统出水平均TP浓度分别为0.28、0.97、0.34mg·L-1;好氧段出水平均COD分别为30.36、43.66、35.65mg·L-1。不同DO下系统活性污泥沉降性能均保持良好，低DO下系统的SVI值为110mL·g-1左右，比较高DO下运行的系统值（约90mL·g-1）略高。