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近年来，我国农村城镇化的进程加快，各地建制镇数量大幅度增加。这些小城镇与周围的村庄关系密切，对于带动当地农村社区的政治、经济和文化发展，发挥着十分重要的作用。但是，绝大多数小城镇的环境基础设施跟不上经济发展，排水工程简陋，系统极不完善，几乎没有污水处理设施，生产和生活废水直接排入天然水体，地表水污染现象比较普遍。
2007年，上海市崇明县在建设国家级生态县的过程中，同样面临了建制镇污水处理率不达标的问题。崇明县建制镇的规模较小，许多镇、乡政府所在地的常住人口只有1000～2000人，集镇的特征更加明显。对于集镇而言，由于其人口、社会和经济条件与城市有很大差别，不宜直接复制城市污水处理工艺。目前，专门针对集镇开发的污水处理技术还比较少，因此，开展本文的研究。
本文在对常见小城镇污水处理工艺进行分析的基础上，结合崇明县集镇特点，将稳定塘与交替式活性污泥法工艺进行组合，提出一种组合交替式曝气塘工艺，并开展了试验研究。
研究首先通过试验多种进水方式、改变各时段反应时间，和加大进水水量等方法，摸索出了一种高效的去除有机物，脱氮除磷的工艺模式。在此运行模式下，水力停留时间为10h和20h时，系统运行稳定，该工艺对COD、NH+4—N、TN和TP均具有较好的去除效果，出水各项指标达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B排放标准。
然后，为了降低组合曝气塘的运行能耗，利用pH、ORP和DO在线检测仪表以及PLC等自动控制设备，探讨了组合交替曝气塘工艺运行过程中pH、ORP、DO与COD、NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N之间的相互关系，总结了组合交替曝气塘工艺的硝化反应与反硝化反应结束点的pH和ORP的曲线特征，为实现反应系统的在线控制提供了理论基础。在反馈运行控制模式下运行结果表明，污水处理取得了较好效果。
最后，在崇明县开展了工程示范研究。结果表明，工程出水达到了较高的排放标准，吨水建设投资仅为660元，不到传统活性污泥法的一半，运行费用亦仅为0.35元/吨。表明，交替式组合曝气塘工艺是一种适合集镇区污水处理的工艺。