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我国北方严寒地区城市污水的水质特点是低温低碳氮比(水温＜10℃，BOD5/TN=1-5)，这对生物脱氮具有显著抑制作用。同时，原水中含有一定比例的难降解毒性有机物（即穿透性有机物），毒性、难降解有机物会附着在有些轻质或偏有机性的SS上。而目前人们对污水中轻质SS和难降解穿透性有机物的去除并没有采取经济有效的工程措施。此外，经过生化阶段处理过的出水氮(TN)、磷(TP)水平高且氮磷比(N/P)失衡，直接排放会加剧水体富营养化，刺激有毒微藻的恶性增殖。 为此，本研究根据严寒地区城市污水水质特性，从全流程进行改进和强化，研发出一套能强化严寒地区城市污水处理效能的集成处理工艺:气浮旋流+新型A/O+混合介质组合人工湿地集成技术。(1)通过气浮旋流工艺达到提高洗砂效能和降低生化进水中吸附在轻质SS上毒性、难降解有机物含量，提高生物处理阶段的可生化性。在最优的运行工况为一级旋流器压降为0.08MPa，溶气罐气液比为8％和进口压强为0.38MPa，二级旋流器压降为0.08MPa下，SS的去除率最高可达到60％，较传统沉砂池提高了15-25％。轻质SS去除率最高可达50.7％，较沉砂池提高了30％-40％;经旋流器处理后的砂中的有机物含量始终在6.04％-8.45％以内，低于传统沉砂池沉砂的10％-15％，故可节省砂水分离器的洗砂步骤;该工艺处理时间只需5-10min，占地面积大大减小。(2)采用新型A/O工艺提升生物脱氮效能。在二级好氧池末端加入生物膜组件并通过调节进水分流比和内回流比为7∶3条件下来强化脱氮效能。在最优的运行工况为R内=300％，污泥浓度为2500-3500mg/L的条件下，COD去除率保持在80.68％-89.75％，氨氮去除率在93.36％-98.62％，总氮去除率保持在71.44％-81.33％，较传统生化工艺的冬季脱氮效能提高了10％-20％。(3)根据无毒绿藻（蛋白核小球藻、斜生栅藻）对有毒微藻（铜绿微囊藻）具有竞争优势的N/P为(40-60)∶1，采用除磷功能性填料钢渣与普通填料陶粒分段定量混合，构建潜流湿地实现二级出水的氮磷比(N/P)调节(HRT=12h，SHL=0.69m3/m2·d)。通过潜流湿地处理后，将进水N/P=(7.13mg/L-9.07mg/L)(1.13mg/L-1.83mg/L)控制在(6.30mg/L-8.16mg/L)∶(0.12mg/L-0.19mg/L);在无毒绿藻与有毒微藻的初始接种比为10∶1时，通过蛋白核小球藻和斜生栅藻的富集培养，可实现对铜绿微囊藻的竞争生长，最后利用表面流湿地实现尾水生态资源化(HRT=12h，SHL=0.35m3/m2·d)。