Orbal氧化沟工艺由于兼具延时曝气工艺和同步硝化反硝化工艺等诸多优点而得到广泛的研究和应用，同步硝化反硝化是Orbal氧化沟工艺脱氮的主要途径，其外-中-内沟溶氧呈现0^-1-2(mg·L^-1)分布也是其溶氧控制的突出特点，然而由于进水水质、水量的变化，运行工况偏离设计工况较大时（如，本研究所依托的案例），氧化沟应如何运行，目前尚不清楚。在本项目研究的案例中，该氧化沟除氮效果严重依赖于氨氮的去除，即硝化成为该工艺的运行效率的瓶颈因素，反硝化的影响并不明显。而现有的氧化沟运行理论技术基本来自于同步硝化反硝化，对Orbal氧化沟单独强化硝化效果的运行策略并不明确。针对这一问题，项目研究在传统水质、污泥参数分析的基础上，采用呼吸仪对动力学等进行了测试，分析讨论了氧化沟提高硝化处理能力的途径和方法，并给出了相关的定量操作图表。具体而言，本研究获得的主要成果如下：1.对氧化沟的进出水氨氮浓度、污泥浓度（MLSS）、外沟氨氮浓度进行长期监测；通过对比分析，验证外沟道在整个系统硝化效果上的重要性，外沟硝化能力的丧失是Orbal氧化沟工艺硝化能力低下的主要原因；改变MLSS对氧化沟硝化效果影响不大。同时，采用呼吸法测定Orbal氧化沟内自养菌浓度为93.08mgCOD·L^-1，自养菌浓度占MLVSS的比例为1.79%。2.测定外、中、内沟道的溶解氧（DO）纵横分布情况。外沟道中断面DO在0.5m以下出现明显分层，中沟和内沟的断面DO分布情况较好。估算各沟道平均DO分别为0.08mg·L^-1、0.47mg·L^-1、1.40mg·L^-1。加设导流板可以有效改善流速分布情况和提高断面DO，证实断面流速的分布对DO水平的影响很大，外沟道中曝气处断面流速分布和DO分布趋势一致，均呈现明显分层，推测造成外沟道DO偏低、设备充氧能力受限的原因，可能与曝气转碟处断面水流流速分布不均匀有关。3.引入动力学参数硝化速率对外沟道硝化能力进行了实验与理论分析，计算结果表明外沟道平均硝化速率为5.94mg·L^-1·d^-1。研究指出提高外沟道DO能够有效改善系统硝化能力，在当前污泥运行工况条件下(原水氨氮浓度为110mg·L^-1、COD浓度为300mg·L^-1)，即使外沟DO达到0.61mg·L^-1（远高于当前系统的供氧能力），其氨氮去除能力也仅为10mg·L^-1，因此单独提高设备供氧能力也无法满足系统需求。从氧消耗分布来看，污泥内源呼吸需氧量很大，占总需氧量的比例为43.68%，为未受到氨氮冲击的A2O污泥内源呼吸需氧量的2倍，过高的MLSS加剧系统供氧能力的不足，因此如何平衡DO与MLSS成为关键。对此，本研究在实测数据的基础上，进行了理论计算，提出第一套强化硝化能力控制程序图，并给出上述两个因素的最优控制区间。4.从氧化沟水力条件角度，引入有效硝化时间比例（fn）和硝化水力停留时间（HRTN）两个参数。氧化沟外沟道中有效硝化时间比例为0.14，该值偏低，应考虑增加曝气容积占总容积的比例。系统中氨氮去除量（SNE）恒定时，缩短HRTN可使系统所需fn缩短（曝气容积比例降低），可采取的措施包括强化硝化性能、增加自养菌浓度、减小流量负荷或提高F/M等。系统中硝化速率恒定时，增大fn（增大曝气容积比例）可使HRTN增长，可通过改善DO分布状态、增加曝气区域（加设导流板）或提高曝气设备的充氧能力来实现。同时研究根据这两个参数给出了第二套强化硝化能力控制程序图，可定量的选择硝化水力停留时间和有效硝化时间比例。本研究以呼吸仪所得数据为基本参数，成功的分析了Orbal氧化沟的运行现状，并提出了定量评价硝化性能的参数和方法，为呼吸仪在污水厂的实际运行与管理上的应用提供了范例，本研究基于以上研究分析建立两套强化硝化能力程序控制图，对污水处理厂的生产管理具有很好的指导意义。