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随着我国污水二级处理的普及,江河湖泊的污染程度逐渐得以改善,由营养盐氮、磷过量排放引起的水体富营养化问题上升为主要矛盾。我国新的排放标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ GB 18918-2002）加强了对氮、磷的排放要求。随着新标准的实施,无论是新建污水处理厂还是已有污水处理厂都面临着污水深度脱氮除磷的艰巨任务。为达到新标准要求,并尽可能降低处理成本,各污水处理厂纷纷进行升级改造。氧化沟工艺流程简单,抗冲击能力强,具有同步脱氮除磷功能,在我国应用广泛。但是在实际运行中受各方面因素影响其脱氮除磷效果并不尽如人意,同时运行成本相对较高。针对以上问题,本课题通过模拟城市污水厂进水水质进行了改良氧化沟工艺中试试验,提出改良氧化沟工艺优化控制策略,并与郑州市五龙口污水处理厂合作,将中试成果应用于五龙口污水处理厂一期改良氧化沟处理工艺的升级改造工程中。在改良氧化沟工艺中试试验中,为了提高脱氮除磷效率,降低能耗,通过降低氧化沟好氧区前部的曝气量,创造缺氧区,将原有的缺氧/厌氧/好氧运行方式更改为缺氧/厌氧/缺氧/好氧的方式运行。分别考察了不同温度（25℃、20℃、15℃）下,改良氧化沟工艺对COD、氮、磷的去除效果,最终确立了不同温度下的DO、泥龄、污泥浓度、回流比等运行参数的最佳值,以及氧化沟前部缺氧区与后部好氧区的最佳比例。研究表明,采用调整后的缺氧/厌氧/缺氧/好氧运行方式,在25℃、20℃、15℃条件下,通过对运行参数的调整,均可使氧化沟出水COD、TN、NH4+-N、TP浓度的平均值达到19mg/L、13.7mg/L、3.6mg/L、0.42mg/L,26mg/L、10.6mg/L、3.1mg/L、0.32mg/L和26mg/L、12.1mg/L、3.9mg/L、0.34mg/L。满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准要求。通过对五龙口污水处理厂的调研,发现污水处理厂设计之初并未考虑对TN的去除,TN去除主要靠回流污泥携带的硝氮在缺氧池中的反硝化和生物同化作用,流程中没有专门的反硝化单元,导致TN去除效果不佳。同时受TN去除率低的影响,回流污泥中携带大量硝氮,缺氧池HRT有限,硝氮不能完全去除,部分硝氮进入到了厌氧池,影响厌氧释磷,进而影响到后续除磷效果,导致TP去除效果不佳。针对污水处理厂存在的上述问题,参照中试试验结果,充分利用水厂现有资源,在不新增构筑物及设备的前提下,在水厂一期氧化沟升级改造试验中,采用低氧控制策略,对氧化沟好氧区供气量进行了优化控制。消减氧化沟前端曝气量,同时控制好氧区溶解氧,在氧化沟前段形成缺氧区,为反硝化除磷,同步硝化反硝化创造条件,将改良氧化沟原有的缺氧/厌氧/好氧运行方式更改为缺氧/厌氧/缺氧/好氧运行方式。改造结果表明,将氧化沟1、2、3廊道曝气量降为微曝,同时控制氧化沟出水溶解氧为11.5mg/L后,TN、TP的去除效果明显提高,二沉池出水中的COD、TN、NH4+-N、TP浓度分别为20mg/L、9 mg/L、0.5 mg/L、0.22 mg/L,去除率分别达到了94%、76%、98%、96%,均达到（GB18918-2002）一级A排放标准要求。改造后稳定阶段吨水电耗0.241度,相比改造前同期吨水电耗降低20%以上。