近些年,政府对于生态环境保护审查日趋严谨,对于污水排放标准也相应更加严格。目前,国内很多城市的污水处理厂出水排放无法满足严格标准,仍需要进一步对相应的工艺设施进行提标改造。我国东北部地区拥有重要水资源,例如辽河水资源、松花江水资源,对水生态环境的保护是基本国策。然而东北地区地属北方,每到秋冬季,当地水温较低,污水处理厂运行效能不佳。因此,本课题针对沈阳某污水处理厂冬季处理性能差,全年出水总氮总磷无法达到国家一级A排放标准等问题,通过调节工艺参数以及后续改造工程等措施,来强化污水处理厂全年运行效能,提高出水水质标准。该污水厂存在的主要问题是进水碳氮比低、低温下污水处理效能低下;因进水碳氮比例的问题,导致废水中的氮磷去除率全年普遍偏低,硝化作用因受冬季低温的影响,效果明显变差,其次,该污水厂存在工艺缺陷“漫泥现象”、调控手段不健全等问题,在原处理工艺的基础上想要提标达到国家一级A排放标准仍具有一定难度。针对以上问题,系统研究了改变溶解氧,污泥回流,水力停留时间（HRT）,投加葡萄糖等方式对CWSBR工艺参数和脱氮除磷效率的影响。启动工艺时,工艺参数的调试导致出水水质不稳定,在经历100多天的驯化培养,工艺运行效果稳定,对COD、氨氮和总氮的去除率分别可以达80%、40%、40%,然而出水水质只能够符合国家一级B排放标准。为了进一步增强氨氮、总氮、总磷去除效果,使出水水质达到国家一级A排放标准的要求,进行了几项改造工程措施。将未使用的四座CWSBR生化池改造成AAO生化池,并在生化处理系统后增设深度除磷系统,研究了通过添加碳源,提高进水C/N比例,出水总氮平均浓度时降至11.2mg/L;因工艺系统的自身缺陷问题,导致除磷无法达标,通过增设除磷工艺,使TP去除率下降,该措施的实施,使出水总磷浓度保持在0.3mg/L以下。通过监测污水处理厂生化系统一年的运行效能变化,发现低温可以严重影响生化处理效果,但通过延长污泥龄、增加污泥回流比以及投加耐低温菌种等措施,很好的解决了低温下生化系统低效等问题。最终,通过一系列改造措施之下,系统平均出水水质可以完全达到国家一级A排放标准。对比污水厂改造前后相关费用,改造后的年运行费用可以节省大量费用,设置的中水回用系统对污水厂可持续性经济发展具有重要意义。