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间歇式延时曝气活性污泥法(Intermittent cyclic extended aeration system，ICEAS)与传统A2/O工艺都具有投资与运行费用低、运行操作简单、脱氮除磷效果好等优点，广泛应用于国内外城镇污水处理厂。但实际运行中，由于进水碳源不足以及碳源利用并不合理，使得氮磷去除受到限制，很难达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。为提高ICEAS工艺和A2/O工艺的脱氮除磷效果，以青岛城阳污水处理厂为研究对象，结合传统ICEAS工艺和传统A2/O工艺的运行效果及运行中存在的问题对工艺进行改良优化。在ICEAS主反应区中添加推流器增强搅拌混合效果，投加悬浮填料提高系统硝化能力，增加回流系统强化预反应区生物处理能力，充分利用ICEAS工艺的空间结构和每周期的时间分配。在A2/O生物池中对生物池功能区重新划分，分为为三段区域，并在第二段和第三段区域曝气池内投加悬浮填料，提高硝化能力。通过对改良的ICEAS工艺和分段进水A2/O工艺运行中出现的各种问题进行分析研究，为现有污水处理厂提标改造和待建污水处理厂运行优化提供参考。 分析了传统ICEAS工艺运行性能及运行中存在的问题；研究改良ICEAS工艺启动挂膜时，进水方式对填料挂膜性能的影响；进一步分为两个阶段进行调试运行，通过逐步缩短曝气时间延长搅拌时间强化系统的脱氮除磷效果;并研究了不同填料填充比对硝化速率的影响，可以为实际工程中填料投加量提供依据。结果表明，传统ICEAS工艺对COD去除效果较好，但脱氮除磷效果不佳，NH4+-N去除率仅为66.8％，预反应区功能丧失，出水TP平均值为2.21mg/L，出水TN很难控制在20mg/L以下；连续进水、高有机负荷会加快载体填料的挂膜速率；采用阶段三的运行模式，3h间歇进水，并延长搅拌时间30min，相应的缩短曝气时间30min，系统的硝化仍能进行彻底，反硝化由于延长了30min的反应时间，TN去除情况也有明显改善，TN去除率比传统ICEAS工艺要提高15.6％；填料填充比为15％时，系统中增加的挥发性活性污泥浓度MLVNSS为3414mg/L，并且随着填料填充比的提高硝化速率也在变大，填充比与硝化速率成线性关系。 对比研究了传统A2/O工艺与分段进水A2/O工艺运行性能。结果表明，传统A2/O工艺对有机物去除效果较好，但受到温度降低的影响，硝化反应并不彻底，碳源利用率不足是限制TN去除的主要因素，平均TN去除率仅为27.19％，平均总磷去除率为57.02％；分段进水工艺A2/O对进水碳源的利用率得到了显著的提高，系统具有较高的硝化效率，平均NH4+-N去除率可达到96.3％，出水值可以稳定维持在1mg/L左右。同时COD、TN、TP的去除率也都有了全面的提高，出水平均值分别为35mg，/L、13.37mg/L和0.45mg/L，达到了《城市污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。 探讨研究了分段进水A2/O工艺流量分配比控制方式；研究了不同流量分配比、污泥回流比、溶解氧等因素对污染物去除性能的影响，探索出最佳的运行参数。确定了以NH4+-N浓度梯度变化为指示参数计算流量分配比的方法，对实际工程起到了较好的指导作用；确定最佳进水流量分配比为0.45∶0.35∶0.25，最佳污泥回流比为75％，第一段曝气池最佳溶氧可控制在较低的水平0.55～1.21mg/L，第二段和第三段曝气池由于投加了悬浮填料，需增大曝气量使填料流化均匀，可控制溶氧范围分别为1.34～1.85mg/L，1.45～3.65mg/L。 最后通过对城阳污水处理厂各单元的电耗情况进行分析，证明一期工程中鼓风机是最大的耗能设备，能耗占一期总能耗的53％，改良的ICEAS工艺通过缩短生物池的曝气时间可节省电耗4.77％。二期工程中分段进水A2/O工艺通过关闭4台硝化液回流泵和1台污泥回流泵，每天可节省的电耗为672kW·h，全年节省电耗为24.528万kW·h。