由于我国的流域水环境状况十分严峻,部分省市为了保护本地区的流域水环境质量,制定了严于国家标准的流域综合排放标准。2007年山东省环保局与山东省质量技术监督局联合发布了《山东省小清河流域水污染物综合排放标准》和《山东省半岛流域水污染物综合排放标准》,重点改善小清河流域和半岛流域水环境质量,基本要求是所有城镇污水处理厂全部执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准,排向Ⅲ类水域的执行一级A标准,控制COD、总氮、氨氮和总磷的排放浓度分别为50mg/L、15mg/L、5mg/L和0.5mg/L,对污水处理厂的脱氮除磷的工艺设计和运行提出了更高的要求。Carrousel氧化沟污水处理工艺在国内尤其是山东省得到了广泛的应用,该工艺采用同步硝化反硝化脱氮技术,是一种经济高效的生物脱氮处理工艺,成为当前污水处理技术的研究热点之一。本研究选择生活污水为研究对象,采用Carrousel氧化沟试验模型对其进行处理。经过中试试验研究,在对该工艺运行条件和工艺参数进行详细研究的基础上,考察影响同步硝化反硝化作用的因素,强化脱氮的控制条件,并通过理论分析,揭示Carrousel氧化沟同步硝化反硝化发生的内在规律,得到实现出水水质达标和最佳的同步硝化反硝化脱氮效果的运行和控制参数。本试验研究对影响Carrousel氧化沟COD、NH₄⁺-N和TN去除的水力停留时间、溶解氧浓度和污泥龄等方面的因素进行了研究,研究成果包括:（1）经过对Carrousel氧化沟试验装置的改造,使其具备完全混合和推流的双重水力特性,能够保证污泥不会产生沉积,模型具有水力相似性、好氧缺氧相似性和生物相似性;（2）水力停留时间对COD和NH₄⁺-N的去除效果影响不是很大,COD和NH₄⁺-N在不同的停留时间下运行,其去除率均在80%以上,出水浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准。但水力停留时间对TN的影响较大,在4h和8h短的停留时间其去除率只有50%,12h的水力停留时间使TN去除率达到了62.8%的最优值;（3）好氧区溶解氧浓度是控制工艺运行的关键参数,它不仅影响着Carousel氧化沟好氧区微生物各种生理活动,而且影响着A/O区有效容积的大小。通过试验表明,好氧区的DO控制在1.5～2.5mg/L表现出良好的反硝化效果,TN平均去除率达到了68.4%,但过量曝气并不能提高脱氮效果,说明Carrousel氧化沟进行限氧曝气是合适的选择,既可以保持较高的污染物去除效率,又可以降低能耗;（4）污泥龄对TN的去除影响较大,而对COD和NH₄⁺-N影响较小。因此若获得较高的稳定脱氮效果,应采取SRT为16d左右的运行条件,TN的平均去除率可达到63.6%。针对氧化沟弯道水流流态复杂的特点,建立一定水深下的氧化沟弯道水流平面二维数学模型,对弯道的流速分布进行模拟研究,对比分析了设置导流墙前后的水流流速变化情况,探讨了氧化沟设置偏置导流墙对减少污泥沉积的机理。