本次研究针对克拉玛依市主城区污水处理能力不足的问题,对克拉玛依市第二污水处理厂进行扩容改造,总处理水量15万m~3/d,出水水质满足国际一级A排放标准。文中预测污水厂水量、分析污水厂进水水质,根据污染物质去除率的要求,比选多级多段AO生物池、曝气生物滤池、A~2O生物池、MBR膜池4个二级处理工艺优劣势,对液氯、二氧化氯、臭氧、紫外线、单过硫酸氢钾复合杀菌剂进行适用性分析,最终选用“多级多段AO生物池+反硝化深床滤池+单过硫酸氢钾消毒”的主体处理工艺流程。通过理论特点计算、推导分析多级多段AO生物池的6大特点,主要体现在:多级多段AO生物池平均污泥浓度高,有利于提高除磷脱氮效果。多段进水,有机物分布均匀处于低碳源状态,适用于碳源不足的城市污水生物处理。该工艺在脱氮方面具有灵活调节、可控的明显的优势。不需要硝化液回流,节省设备投资及后期污水厂运行能耗。相同泥龄条件下,多段AO工艺生物池容积仅为常规单级AO工艺、A2O工艺生物池容积的75%。AO工艺串联多个AO处理单元,有利于实现短程硝化反硝化。体现该工艺,占地小、运行成本低,控制灵活,高效脱氮的工艺优势。建立CFD沉淀模型、ASM2D活性污泥模型,通过WEST软件对多级多段AO工艺的主要设计参数进行仿真模拟计算,分析主要设计、运行参数:反应级数n,各级AO生物段的最佳停留时间,各级配水比,溶解氧DO的变化对生物池出水效果的影响,并进行工艺处理单元的设计计算,总平面及流程图的设计。后期污水厂的调试运行过程中,通过对比5月、8月、11月的污水厂进、出水水质数据,进行去除率的分析,与仿真模拟计算结果进行相互验证,体现仿真模拟结果中设计、运行参数的合理、有效性。最终所设计的污水厂尾水排放达到国家一级A排放标准的要求。