CIBR(Continuous-flow Integrated Biological Reactor)是近几年研发出来的一种新型城镇污水脱氮除磷工艺。CIBR工艺采用连续进出水、间歇曝气的运行方式,通过曝气、搅拌、沉淀的反复交替创造好氧、缺氧及厌氧环境,在单个反应中实现COD、氮和磷的有效去除。CIBR工艺简约、处理效果好、运行稳定且易于自控,对碳氮比低的南方地区城镇污水处理具有明显的优势。该工艺虽已较多的应用于国内城镇污水处理,但在其工艺机理、工艺优化与控制策略等方面尚未进行系统的研究。为此,围绕CIBR工艺脱氮除磷过程机理和运行机制、在线控制系统构建、稳定运行控制策略、工艺优化等方面开展了较深入系统的研究。采用污水处理量为600 L/d的CIBR模拟试验系统进行连续运行试验,同时采用5L反应器进行批量试验。经过一年半的试验研究与数据分析,得出以下研究结果。(1)采用三层网络构架,自主研发CIBR在线控制系统,在小试系统中可以稳定的采集DO、ORP和pH等在线数据,并实现对CIBR运行过程的监测和自动控制。DO、 ORP和pH曲线上的特征点能指示脱氮除磷过程,通过一定的反馈控制算法,制定相应的控制策略,可以实现CIBR工艺运行的自动控制。(2)CIBR工艺主要通过传统脱氮和强化生物除磷途径实现氮和磷的去除,但同时存在同步硝化反硝化(SND)、污泥吸附氨氮等现象。在分析典型周期中氮平衡、氮损失及氮去除途径时发现,好氧段和缺氧段均存在总氮(TN)损失,好氧段TN损失是由SND引起,缺氧段TN损失是由污泥吸附氨氮引起的。CIBR中通过硝化-反硝化、好氧氮损失、缺氧氮损失和出水去除氮所占比例分别为63.79%,10.5%,2.75%和22.97%。通过TN损失量分析表明低曝气量有利于SND的发生,曝气量为0.3 m3/h时TN损失量高达9.76 mg/L,曝气量高于0.3 m3/h时以传统硝化作用为主。(3)CIBR中硝化比反硝化受温度影响明显,夏季吸磷比释磷受温度影响明显,冬季释磷比吸磷对温度更为敏感；高的水温和短的厌氧时长有利于提高出水水质。进水C/N比对CIBR脱氮除磷过程产生重要影响：①当缺氧段进水p(C)/p(N)比低于400/30时,先反硝化后释磷,否则反硝化和释磷同步进行,pH可以作为主控参数优化CIBR的运行；②异养菌群竞争碳源的能力为：反硝化菌>聚磷菌>其它异养菌；③在高进水碳源浓度时,反硝化过程中聚磷菌的活性被部分抑制。三种菌群竞争碳源是由三种菌群对碳源的竞争能力和反硝化中间产物抑制作用共同决定的。进水碳源浓度越高对缺氧碳源分配越不利,但出现反硝化过程亚硝酸盐累积对缺氧碳源分配是有利的。(4)基于CIBR反应器流态分析、污染物迁移规律和出水控制难点分析,提出等流量分步进水策略。具体如下：好氧曝气(不进水)→好氧曝气(连续进水)→缺氧搅拌(连续进水)→厌氧静沉0.5 h(连续进水)→厌氧搅拌0.5 h(不进水)。在实验条件下,CIBR工艺等流量分步进水策略对处理COD浓度范围为160～250mg/L的污水具有较好的处理效果,在处理低C/N比城市污水方面具有很大的优越性；处理其它COD浓度范围的污水时,需根据具体水质调整各阶段流量。