为应对城市化快速发展带来的水环境恶化的问题,提高城镇污水处理厂排放标准和污水处理效率,使城镇污水成为一种可再生并被重新利用的稳定资源,我国部分地区的污水处理厂正面临由“一级A”标准向“准Ⅳ类”标准升级的新一轮提标改造过程。论文以苏州市颁布的《关于高质量推进城乡生活污水治理三年行动计划的实施意见》为核心、“苏州特别排放限值”为新排放标准,开展了污水处理厂调研分析、工艺调研分析和提标改造的中试试验的工作,并结合我国其他地区的提标改造经验,探索和研究新一轮提标改造的难点与攻克措施。我国的污水处理工艺主要以传统生物脱氮除磷法为原理,为实现有效的生物处理,工艺对污水原水的营养结构具有一定的要求,其中,在反硝化反应去除总氮的过程中,碳源的含量便是十分重要的制约因素。绝大多数污水处理厂尾水总氮的主要成分是硝酸盐氮（NO3-）,其积累的主要原因便是碳源不足引起的反硝化反应速率低下。通过典型AAO工艺的调研分析得知,具有硝化液回流和污泥回流的推流式活性污泥法工艺中,总氮去除率受到限制的主要因素来自于这样的一对矛盾——提高硝化液回流量以提高反硝化容量降低尾水总氮的思路和大量回流液稀释原水导致缺氧区碳源浓度下降制约反硝化反应速率的事实。并且在活性污泥法中,循环流动的活性污泥中的有效菌种随功能区变化存在激活、休眠、苏醒的交替过程,有效利用率不高,针对这一问题,论文从增加微生物量和改善微生物生存环境的角度出发,固定并培养微生物菌群,分别采用了利用新型生物质填料作为载体的泥膜复合系统工艺和反硝化活性砂滤池工艺作为主要的中试研究对象。论文采用以生物质电厂燃烧底渣为原料的新型生物质填料作为生物膜载体进行了强化普通AAO工艺的小试和中试研究,分别验证了措施的可行性和有效性,小试装置经过2个月的调整运行,出水CODCr、总氮、总磷均达到“一级A”标准,氨氮达到了“苏州特别排放限值”,并且降低活性污泥的污泥浓度也具有一定的处理能力。中试设备经过6个月的调控运行,经历低温的冬季至高温的夏季,CODCr、氨氮、总氮、总磷的平均去除率分别为92.48%、96.18%、75.94%、93.19%,即使是运行初期的冬季,各类水质均能达到“一级A”标准,而最终阶段的夏季时,除总磷达到“一级A”标准,其他均达到“苏州特别排放限值”,尤其是出水总氮达到了7.06 mg/L。新型生物质填料平均负载污泥9.4 mg/g,泥膜复合系统相比单独的活性污泥系统更具有脱氮方面的稳定性,且微生物检测表明,填料生物膜微生物多以暖绳菌科为主。此外,填料本身对氨氮也具有一定的吸附作用,总体对工艺的强化效果显著。深度生物处理工艺中试采用了活性砂滤池为池型的反硝化滤池工艺,其持续反冲洗的特征便于管理,运行稳定,契合反硝化滤池对生物膜的留存要求,中试累计经过3个月的调试,平均出水NO3-为5.98 mg/L,平均去除率14.6%,尾水总氮达到“苏州特别排放限值”,但碳源的投加量和气提量的调整需要进行严格的控制。论文以新一轮提标改造为契机开展了对苏州市污水处理厂和典型工艺的调研分析,提出了提标改造的难点与攻克方法并进行了必要的中试试验验证,为苏州市提标改造提供了参考和建议,具有广泛的应用前景,有助于推动我国水处理事业的发展。