针对西安市第四污水处理厂二级生物处理出水难以稳定达到一级A标准的问题,本论文通过比选,确定其改造方案为投加悬浮填料强化生物处理工艺以及增加滤布滤池深度处理工艺,并重点研究其处理效能。通过悬浮填料强化生物处理和滤布滤池深度处理的中试试验,研究添加悬浮填料对污水处理的强化效果以及增加滤布滤池后的深度处理效果;通过将中试试验成果应用于西安市第四污水处理厂的提标改造工程,研究悬浮填料强化工艺和滤布滤池深度处理工艺的实际运行效果。悬浮填料强化生物处理和滤布滤池深度处理的中试试验表明:投加悬浮填料后可以显著增强处理单元对NH₃-N和TN的去除效果,对COD,BOD₅,SS和TP的去除效果也有一定的提高作用。当悬浮填料的填充率为30%、溶解氧浓度为3-4mg/L时试验效果最佳,对NH₃-N和TN的去除率分别可提高30%和50%。滤布滤池深度处理工艺可以显著增强处理单元对TP和SS的去除效果,当滤布滤池与辅助化学除磷相结合,并对除磷药剂类型和投量进行优化可知:当投加5mg/L的FeCl₂时效果最优,滤后水的TP和SS分别可降低30%和40%以上,对COD、BOD₅、NH₃-N和TN指标也有10-20%的去除效果。滤后水稳定达到一级A标准。将中试试验成果应用于西安市第四污水处理厂的提标改造工程,对其进行6个月的长期监测结果表明:对比与原二级生物处理后出水,滤后出水的COD平均浓度为28.8 mg/L,降低了26.4%;出水SS平均浓度为5.59 mg/L,降低了52.1%;出水NH₃-N平均浓度为2.37mg/L,降低了22.0%;出水TN平均浓度为10.3mg/L,降低了30.9%;出水TP平均浓度为0.16mg/L,降低了69.2%。改造后各项指标均稳定达到了一级A标准。