长春市北郊污水处理厂位于长春市东北部伊通河的下游，其二级处理采用改良型A~2/O工艺，设计规模为39万吨/日，是目前长春市最大的污水处理厂，对于长春市人民的母亲河伊通河的水污染治理和保证松花江水质具有关键作用。但该厂自投产运行以来，由于各种原因，污水处理运行效果不稳定，耗能较高，且污水处理厂产生的污泥也未得到妥善处理，需要通过优化运行控制参数，寻求节能降耗技术途径，解决污泥的处置问题，以保证该污水厂能在最佳状态下运行。为此，在对该厂的改良式A~2/O系统运行状况进行充分调查研究基础上，结合我国北方严寒地区的环境特点，通过分析不同工况条件对系统的运行影响，建立了系统的最佳工艺控制参数，优化了系统的最佳运行控制条件；同时为解决该污水处理厂污泥的去向问题，实现污泥的无害化、减量化、资源化，结合新建的长春污泥处置厂启动运行，通过分析污泥高温好氧发酵过程中堆体的含水率、温度、PH值、种子发芽率等控制指标，考察了污泥好氧堆肥发酵工艺在我国北方严寒地区低温条件下的运行效果。试验研究结果表明，对于改良式A~2/O生物处理系统而言，好氧池末端溶解氧浓度对系统的处理能力有较大影响，而且对污水处理厂的节能降耗意义重大，是需要优化的重要技术控制参数。当系统好氧段末端溶解氧浓度为1.5~2.5mg/L时，出水水质基本达标，好氧池硝化能力较高，氨氮去除率达80.75%，而且总磷、总氮去除率最高，分别为88.79%、59%；COD去除率也处于较高水平，可达到83.06%。外回流比分别为60%、80%、100%的运行试验结果表明，系统的最佳外回流比为80%，此时系统的MLSS浓度较高，SVI适中，COD、氨氮的处理效果与其他外回流比相比相差不大，COD去除率为84.52%，氨氮去除率为81.28%；总氮去除率达59.72%，比外回流比为100%的总氮去除率仅低3.39%，比60%的高7.34%；由于前置反硝化段可有效地解决了厌氧池内厌氧释磷受抑制的情况，总磷平均去除率可达84.54%。内回流比分别为100%、150%、180%、200%的运行试验结果表明，COD的处理效果相差不大，均可达标，但内回流比为180%时的总氮平均去除率相对最高达63.50%，而脱氮效果越好，外回流至厌氧池的硝态氮就越少，越有利于总磷的去除，提高总磷去除率。由于系统的好氧池末端溶解氧浓度、外回流比及内回流比均与污水厂的能耗成正比，综合各项水质指标的去除效果与能耗，该系统的好氧池末端溶解氧浓度、外回流比及内回流比的最优运行控制条件可分别选择为1.5~2.5mg/L、80%和180%。对北郊污水厂污泥好氧堆体发酵生产运行试验结果分析表明，在我国北方严寒地区采用基于CTB技术智能控制下的强制通风加机械翻抛工艺时，在冬季低温环境下，污泥好氧堆体发酵的堆体温度、pH值、含水率等均可满足发酵期间微生物分解有机物等的要求；在CTB系统智能控制下，通过对通风流量、时间间隔及堆体温度的有效控制，可实现在一次发酵期间堆体含水率从63.36%迅速地降低到44.50%，二次发酵期间缓慢降低到39.2%；种子发芽率可从初始的21%升到82%，堆肥后的产品各项指标基本满足《园林绿化用泥质标准GB/T23486-2009》和《农用泥质标准CJ/T309-2009》，可有效地解决该地区污水处理厂污泥的去向问题，实现污泥的无害化、减量化、资源化。