复合式生物处理反应器作为一种新型污水处理技术，具有占地面积小、污水处理负荷高及操作灵活简单等特点。本研究以城镇污水为研究对象，进行了以聚丙烯悬浮填料作为生物膜载体的复合式生物处理反应器现场试验研究工作，考察了反应器的低温启动过程，以及在低温(18℃以下)、常温(18℃以上)、高负荷条件下复合式生物处理反应器系统对污染物的去除效果，同时为解决系统除磷效率问题，进行了化学强化复合式生物处理反应器除磷功能的研究。 研究结果表明，(1)复合式生物处理反应器在低温条件下可以实现快速启动；复合式生物处理反应器具有较强的适应环境条件变化的能力，反应温度在10.0～30.0℃范围内，在有机物去除方面，系统COD去除效率可以保持在80％以上；在脱氮方面，溶解氧是影响系统硝化功能的重要因素，保证系统正常硝化的DO临界浓度为3.0mg/L，在HRT为9.4h、SRT为12d工况条件下系统氨氮去除率高达98％；在除磷方面，理论水力停留时间是影响生物除磷的重要因素，在HRT为13.3h、4.5h工况条件下，系统TP去除率分别为75％、40％左右。(2)辅助化学除磷方法可以强化复合式生物处理反应器的除磷功能，混凝剂投加量越大系统除磷能力越强，试验条件下三氯化铁混凝剂 (以Fe<3+>计) 投加量为5mg/L、6mg/L、8mg/L (Ⅱ、Ⅰ)、15mg/L 时，反应器对TP的平均去除率分别为55％、71％、75％、82％、85％；不同加药方式(混凝剂与进水混合或直接投加于曝气区中)对磷的去除效果影响不大；投加三氯化铁除磷效率优于聚合硫酸铁，其TP的平均去除率分别为79％、66％；三氯化铁辅助化学除磷对整个系统的COD、氨氮的去除没有明显影响。(3)在分析神经网络和复合式生物处理反应器工艺各自特点的基础上，建立了具有8个输入层节点、4个输出层节点以及包含两层隐含层的BP神经网络，并确定了各隐含层的节点数、网络的权值和阈值。模型的验证结果表明，该神经网络模型具有良好的泛化能力，可以较好的对工艺去除污染物的效果进行预测，为工艺推广和进一步研究打下基础。