城市污水处理并再生利用是解决水环境污染，缓解水资源紧缺矛盾的最有效方法之一。为了提高城市污水的再生利用率，我国2002年颁布了《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002），提高了排放标准。大连开发区污水处理二厂建于97年，采用厌氧/好氧活性污泥法处理工艺，设计出水水质执行二级排放标准。根据辽宁省2008年7月1日新发布的辽宁省地方标准DB21/1627-2008《污水综合排放标准》的要求，大连开发区污水处理二厂进行升级改造，使其出水水质达到一级A标准。论文结合大连开发区污水处理二厂原有处理工艺和进水水质，对处理工艺开展研究。通过技术经济比较，确定出升级改造技术方案，同时对设计参数进行优化，并进行工艺设计。根据规划，改造工程的设计规模同原污水厂设计规模，即8万m³/d。根据2006年²009年水质监测数据，确定设计进水水质为SS=300mg/L，BOD₅=350mg/L，CODcr=700mg/L，TN=80mg/L，TP=9mg/L。设计出水水质要达到《城市污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准：SS=10mg/L，BOD₅=10mg/L，CODcr=50mg/L，TN=15mg/L，NH₃-N=5mg/L，TP=0.5mg/L。根据进水水质，结合原有处理工艺，通过三套技术方案的比较，确定了生物处理系统的总体方案是二级生物处理具有除磷功能、完全硝化和反硝化脱氮功能。生物处理系统采用改良A²/O生物除磷脱氮处理工艺，新建1座改良A²/O除磷脱氮生物池，将2座初沉池和4座A/O除磷生物池改为2组改良A²/O除磷脱氮生物池。深度处理采用高密度沉淀池+V型滤池处理工艺，消毒采用紫外线消毒工艺。对各处理构筑物进行了设计参数优化和设计计算，并对于该工程进行了经济和工程效益分析。改良A²/O生物除磷脱氮处理工艺+高密度沉淀池+V型滤池+紫外线消毒工艺能够使出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》一级A排放标准。