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随着经济的快速发展和城市化进程的加快，城市污水处理面临严峻的考验。特别是从我国正式启动对三河(淮河、海河和辽河)、三湖(太湖、巢湖、滇池)流域和环渤海地区的水污染治理以来，这些流域的水环境质量要求不断提高，由原来《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB8978－2002)一级B标提高到一级A标(GB8979-2002)。同时，在国家十二五倡导的节能减排政策的背景下，如何解决现有城市污水处理厂运行中存在的能耗较高问题，如何开展基于节能和减排的污水处理厂优化运行是目前值得研究的课题。基于以上情况，论文对处于滇池流域的昆明市某污水处理厂Carrousel氧化沟工艺进行解析并提出了相应的改造方案。对昆明某污水处理厂Carrousel氧化沟工艺沿程监测结果表明，处理水TN年平均浓度为14mg/L浓度较高且存在超标现象；NH3-N年平均浓度为6.8mg/L，浓度波动较大且也存在超标现象；NO2-N和NO3-N浓度较低，分别为0.11mg/L和3.49mg/L。NH3-N是处理水中氮的主要存在形式，占TN含量的73%。针对以上问题，对影响污水处理厂处理水NH3-N较高的因素逐一进行分析。通过现场监测Carrousel氧化沟横、纵向溶解氧（DO）发现，氧化沟沿程DO较低，纵向0.5米以下DO浓度接近于零，大部分区域都是缺氧环境。出现该现象的原因是污水处理厂表面曝气设备老化导致曝气效率低进而抑制了NH3-N氧化反应，同时也导致污水处理厂二级处理吨位水耗电量为0.442KW﹒h/m3运行能耗较高。测定氧化沟内微生物硝化速率发现，氨氮降解速率为0.047（NH3-N）Kg/d·Kg(MLSS)，亚硝氮降解速率为0.029(NO2-N)Kg/d·Kg(MLSS)，该速率小于一般污水处理厂中NH3-N和NO2-N的降解速率（一般污水处理厂的降解速率为0.09~0.2Kg/d·Kg(MLSS）)，说明该污水处理的硝化菌活性较低。而且污水处理厂进水碳氮比在4~8（COD/TN）之间，进水碳源浓度波动较大。为使污水处理厂进水中有限碳源得到充分利用对进水碳源组分进行测定结果表面，进水中总有机物浓度约150~630mg/L，平均浓度约为300mg/L，其中颗粒态有机物约为70~330mg/L，占总有机物的45%~52%；溶解态有机物溶度约为60~300mg/L,占总有机物的40%~48%；易生物降解有机物约占进水有机物的10%~20%，慢速可生物降解有机物约占40%~60%。蛋白质占了进水总有机物的23%，多糖仅占了3%。由于氧化沟是一个相对封闭的沟渠，流态和污染物分布有着密切的联系。为此，论文同时探究了氧化沟内流态和污染物分布之间的关系发现，氧化沟内DO与流速成正比，MLSS与流速成反比，TP分布与DO分布有着密切的联系但由于沟内DO浓度长时间较低状态NO3-N、NO2-N与DO没有显示出明显的联系。针对污水处理厂处理水NH3-N浓度高及运行能耗高的问题提出改造方案：将表面曝气改为充氧效率较高的底部微孔曝气，并在不改变原来基建的基础上通过开孔形成变速氧化沟，以实现氧化沟污染物的高效降解和节能降耗。工程改造完成后对Carrousel氧化沟工艺进行试运行和调试，并对进出水水质和能耗进行测定和计算，根据测定结果可知，氧化沟改造之后处理水NH3-N平均浓度为0.61mg/L，相比改造前有很大程度的降低；处理水NO3-N平均浓度为9.75mg/L，处理水TN平均浓度为11.08mg/L。处理水稳定且达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB8978－2002)一级A标，二级处理单位水量能耗由原来的0.442KW﹒h/m3下降到0.2526KW﹒h/m3，节能效果十分显著。