随着经济的发展我国水污染问题越来越严重，近年来我国水体富营养化现象越来越严重，水体中氮、磷含量过高是造成水体富营养化的直接原因，因此从源头上治理水体富营养化，要从控制污水厂出水氮、磷等达标开始。随着城市发展步伐的加快，土地资源短缺越来越严重，污水厂占地受到严格的限制。曝气生物滤池（Biological AeratedFilter，BAF）对污水处理因具有处理效果好、占地面积小的优点而得到广泛应用。BAF工艺最大的不足之处是除磷效果差，随着污水排放标准的进一步提高，目前国内的BAF污水处理工程大多面临着提标改造问题。但是，有关利用化学强化和工艺优化进行水质提升的原位改造技术研究还很少。沙营污水厂前置反硝化两级BAF工艺具有典型的代表性，存在TP去除效果不佳的问题，因此本课题以胜利油田沙营污水厂前置反硝化滤池两级BAF工艺为研究对象，通过对前置化学强化混凝剂的优选、工艺参数特性研究以及滤池微生物活性的研究，得出适合沙营污水厂水质提升的原位改造技术，为国内BAF污水处理工程的提标改造提供了参考依据。混凝剂优选试验表明，选择PAC作为水厂化学强化混凝剂技术上可行且经济上最优。BAF工艺对TP的去除效果较差，TP去除效果与混凝剂投加量相关，因此选择进水TP浓度作为投药量的控制参数。混凝剂投加的位置为水解沉淀池进口。混凝剂复配研究表明，PAC复配PAM对COD、TP和浊度的去除率均有所提高，然而增加PAC投加量可以获得与复配PAM同等的去除效果，且前者更为经济、操作更为简单。研究COD浓度及温度对PAC去除TP效果的影响，结果表明，进水COD浓度增加导致PAC对TP去除效果变差，进水温度变化不影响PAC对TP的去除效果。化学强化前置反硝化两级BAF工艺对COD的去除率在85%以上，对NH3-N去除率在95%左右，对TP去除率可达到75%。COD、 NH3-N出水满足一级A标准，TP出水满足一级B标准。CN池溶解氧含量对COD和TP的去除效果影响较小，对NH3-N的影响较大，最佳溶解氧值为6.5mg/L；回流比对COD、TP的去除效果基本没有影响，NH3-N和TN去除效果随着回流比的增加而升高，最佳回流比为2.0；对COD和NH3-N去除率随着温度升高而升高，温度对TP的去除效果基本没有影响。DN池以出水COD变化作为反冲洗参考指标，夏季反冲洗周期为96h，冬季反冲洗周期为72h；CN池以出水NH3-N变化作为反冲洗指标，夏季反冲洗周期为108h，冬季反冲洗周期为90h。CN池陶粒及表面生物膜好氧速率为0.46mg O2/(g陶粒h)，CN池滤料表面挥发性固体生物膜好氧速率为75.32mg O2/(g MLVSS h)。CN池反冲洗污泥挥发性固体好氧速率为78.19mg O2/(g MLVSS h)。在外加碳源的基础上，CN池反冲洗污泥比硝化反应速率为1.48mg NH3-N/(g MLSS h)。DN池反冲洗污泥反硝化反应具有明显的3个阶段，第一个阶段时间约为0-90min，反硝化速率为15.84mg/(g MLVSS h)；第二阶段时间约为90-240min，反硝化速率为4.09mg/(g MLVSS h)；第三阶段时间约为240-360min，反硝化速率为0.90mg/(g MLVSS h)。通过与未加药情况下研究的BAF工艺微生物活性对比，得到前置投加PAC作为化学强化混凝剂对后续前置反硝化两级BAF工艺微生物活性没有影响。前置投加PAC对前置反硝化两级BAF工艺微生物活性影响不大。镜检及扫描电镜发现，BAF生物相非常丰富，种群结构完整。