随着我国经济社会高速发展，国家与地方对水环境保护的重视不断提高，相应的污染物排放标准也更加严格，因此我国大部分城市污水处理厂面临着严峻的升级改造要求。山东半岛内所有城镇污水处理厂必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的严格要求。青岛市人民政府要求所有直接或间接排向胶州湾的污水处理厂出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，因此，青岛市团岛污水处理厂采用MBBR技术进行了升级改造，并增加了三级深度处理工艺，进一步提高出水水质。本课题结合青岛市团岛污水处理厂升级改造工程设施条件，通过对采用MBBR技术升级改造前后总体运行效果进行对比研究，探讨分析不同运行阶段不同工况条件下生化处理单元运行规律，进而对该污水处理厂升级改造工程污水处理设施与处理能力进行评估和问题解析。对生化处理单元脱氮除磷机理进行研究，探究最佳工况控制参数，解决运行管理技术难题，提出科学的可行性运行管理方案。通过混凝技术优化探讨深度处理最佳混凝技术运行方案，为进一步提高污水处理厂出水水质提供科学依据。本研究内容主要包括：1.采用MBBR技术实施升级改造后污水处理厂处理效能研究在污水处理厂升级改造工程完成后，MBBR系统填料上生物量逐渐增加达到稳定，填料上微生物种群逐渐丰富。在常温和低温不利条件下，污水处理厂采用MBBR技术升级改造后污水处理系统对有机物、氮、磷的去除效果均优于改造前普通活性污泥系统，其中对氨氮和总氮的去除更为明显，脱氮效率得到显著提高。通过对不同工况条件下生化处理单元氮磷转化规律深入探讨研究，分别考察雨季较低负荷、回流比、污泥浓度（包括悬浮污泥和生物膜）、溶解氧以及温度等不同工况因素对运行效果的影响。对污水处理厂不同季节不同运行工况条件下系统处理效果分析总结，对日常管理运行提出了指导性的意见。2.二级生化处理单元系统运行优化研究通过静态过程实验考察了填充率在15%、30%和45%条件下MBBR系统的硝化能力，得出最佳填料填充率30%。通过静态过程实验考察了DO在2±0.5mg/L、3±0.5mg/L和4±0.5mg/L条件下MBBR系统的硝化能力，得出最佳溶解氧为3mg/L。通过静态过程实验考察了MBBR系统与普通活性污泥系统反硝化功能，在整个反应过程中MBBR系统表现出较强的反硝化能力。通过静态过程实验考察了投加外加碳源对系统反硝化功能的影响，在整个反应过程中投加外加碳源系统表现出较强的反硝化能力，比反比硝化速率提高了33%。3.三级深度处理混凝技术优化研究以团岛污水处理厂二级出水为研究对象，分别考察不同混凝剂，不同投加量，不同混凝时间对混凝深度处理的影响。通过混凝实验得出PAC、1#聚合铁、2#聚合铁、三氯化铁四种混凝剂的的最佳投加量分别为20mg/L、10mg/L、10mg/L和10mg/L。通过正交实验对四种混凝剂不同投加量不同混凝时间进行3因素4水平的正交实验，综合考虑之后得出结论：最佳混凝剂种类：2#聚合铁；最佳混凝剂投加量（以Fe3+的离子浓度计）：20mg/L；最佳混凝时间：10min。