随着中国水环境污染的日益恶化，国内对于环境治理的的标准越来越严格。作为哈尔滨市乃至黑龙江省最大的污水处理厂，文昌污水厂多年来一直执行国家二级污水排放标准，为了进一步加大松花江流域的整治力度，优化松花江水文环境，现对文昌污水厂进行升级，使其出水达到国家一级B排放标准。本课题基于此次升级实际工程，通过小试试验的研究对升级过程中A~2/O工艺的启动、调试、优化运行进行了分析研究。通过建立小试试验，初步确定A~2/O工艺的运行参数为：混合液回流比为250%，污泥回流为100%，污泥龄为15d，曝气池溶氧为2.5mg/L~3.5mg/L。之后，从A~2/O工艺的启动、调试，到最后的稳定运行，对工艺的运行效果逐一进行了分析，并就此升级工艺分别与改造前和实验室条件试验数据进行了对照比较，一方面展现了A~2/O工艺的技术优势，显著的提高了污水厂脱氮除磷水平；另一方面发现了相对于实验室试验效率的不足，探讨了造成了此种结果的原因。由此，对A~2/O工艺的运行进行了进一步优化，采用正交试验方法，控制单一变量，调整运行参数，确定本水厂A~2/O工艺的最佳混合液内回流比为200%，最佳污泥回流比为75%，最佳污泥龄为15d。针对冬季哈尔滨地区低温严寒条件，分别选取冬、夏两季的30组数据进行对照比较，结果表明低温对于A~2/O工艺脱氮除磷效率却有不利影响，尤其是总氮去除率下降较大。为了保证冬季排放出水达标，也为了将来进一步优化出水水质考虑，除了采取提高回流比、加大曝气溶氧量、延长水力停留时间等常用措施外，主要从深挖A~2/O工艺潜能和与反硝化生物滤池联用两个角度入手进行探讨研究。由于存在进水C/N低的现实条件，为进一步开发工艺潜能应该采取措施使反硝化除磷细菌在生化池富集，利用其同步进行反硝化脱氮、吸磷且不需要有机物的生化反应特点减少对有机物的消耗依赖，在不额外投加碳源的条件下提升脱氮除磷效果；采用工艺联用则是将A~2/O工艺的二沉池出水通入到文昌三期工程的反硝化生物滤池中，投加适宜量碳源，调整其他运行条件，利用生物滤池中的反硝化细菌进一步降低A~2/O工艺的总氮。本论文较为详细的列述并研究分析了A~2/O工艺的调控、运行优化过程及效果，期望对周边或其他地区的同类型污水厂建设、改造工程有所裨益。