随着国家对污水处理事业投入力度的迅速增加，各种处理规模和工艺形式的污水处理厂在我国各地如雨后春笋般建成并投产。然而污水处理事业的高速发展也存在着一系列问题，有待解决。长春市市区内现有投入使用的污水处理厂5座，在建污水处理厂5座。但污水处理厂在布局和处理能力上仍不能满足城市日益增长的污水处理需求。大量城市污水未经处理直接排入地表水体，造成长春市各水系污染。与长春市类似，我国许多大中型城市也存在污水处理效率不高，处理标准有待完善，水体污染等情况。长春市某污水处理厂建成至今已超过10年，出水水质执行早期的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准。该污水处理厂接纳的是伊通河市区段及东新开河流域的城市污水。该污水处理厂接纳的4个汇水区内的污水已经超出其设计负荷，未接入的城市污水通过溢流管进入伊通河。此外，东新开河及小南明沟两个汇水区的污水也亟待接入该污水处理厂。该污水处理厂的扩建和提标已迫在眉睫。本文以长春市某污水处理厂的扩建及提标工程设计为研究对象，从资料收集、分析、水质水量预测、工艺方案论证等几个方面进行研究。本文收集整理该污水处理厂前期设计、建设及运行资料，分析该污水处理厂进水水质的变化以及生产运行中存在的关键问题。在研究整理国内外污水处理技术发展成果以及大型污水处理厂扩建及提标工程成功案例的基础上，从技术等方面论证并选择多模式改良A/A/O的生化工艺以及高密沉淀池+滤布滤池等先进高效的工艺路线，使出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。本文工程规模大、建设标准高。本文的研究及工程实施可有效改善东新开河水系及伊通河的水质情况。本文研究也为国内城市大型污水处理厂的提标改造甚至扩建工程提供了一个值得借鉴的案例。