改良型氧化沟一体池在青海省城镇污水厂的应用

华海洁，杨莲红

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 工程概况

近几年青海省各地高度重视城镇污水处理设施的建设，已建成污水处理厂23座，设计日处理污水能力41万t。

其中2010年已建成并投入运行的湟中、互助、湟源县三座污水处理厂，一期处理规模均为5000m3/d，一期的出水水质标准为一级B。随着城镇的发展和人口的增加，互助、湟源县污水厂均进行了二期扩建，互助县增加规模5000m3/d，二期于2014年底已建成并运行至今；湟源县增加规模7000m3/d，二期将于2015年底建成并试运行，二期的出水水质标准均为一级A。

三座县城基本没有工业废水，均以生活污水为主。进水实测水质数据差别不大，CODcr≤450mg/L，BOD5≤220mg/L，SS≤200mg/L，NH4+-N≤35mg/L，TN≤45mg/L，TP≤3.0mg/L，污水水温 10℃～22℃，pH=6.0～8.0。

三座污水厂的二级处理均采用改良型氧化沟工艺。且为了节省占地、缩短流程，便于运行管理，将氧化沟、污泥回流与剩余污泥池、终沉池进行了工艺集成，建成了改良型氧化沟一体池。现以互助县污水厂为例，介绍氧化沟一体池在高寒地区的应用情况。

2 改良型氧化沟一体池工程设计

互助县土族自治县地处黄土高原的最西部，青藏和黄土高原的过渡地带。污水厂位于县城以南2.2km 处，一、二期共占地 2.3ha，污水厂海拔 2450m。污水厂工艺流程为：

污水进水→粗格栅及提升泵房→细格栅及旋流沉砂池→改良型氧化沟一体池→污水深度处理 （二期增加）→接触池→排入沙塘川河。污泥处理采用带式浓缩脱水机脱水，泥饼外运卫生填埋。

污水厂二级生物处理采用改良型氧化沟处理工艺，是活性污泥法的一种改良型，它把连续环流反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。它有极强的抗冲击负荷能力，出水水质可保持稳定。此外，由于氧化沟的水力停留时间和污泥龄一般较其他生物处理法长，因此悬浮有机物和溶解性有机物可同时得到较彻底的去除，剩余污泥也较为稳定，可直接进行浓缩、脱水。此工艺是在常规氧化沟的基础上根据除磷、脱氮的要求，加设前置厌氧区（兼有生物选择器功能）、缺氧区，强化了除磷脱氮功能，以达到提高出水水质的目的。

改良型氧化沟主要由厌氧区、缺氧区、好氧区组成。氧化沟采用改良式工艺，即利用氧化沟循环式特点，无动力回流以实现类似于A2/O活性污泥法工艺，以做到高效除磷脱氮。氧化沟前端设置厌氧区，中间设置缺氧区，最后进入氧化沟好氧区，好氧区混合液可利用氧化沟循环式特点进入缺氧区。

氧化沟的设计参数：混合液污泥浓度3.5g/L，污泥负荷 0.054kgBOD/kgMLSS.d，污泥龄 20.6d。按平均流量计算，厌氧区停留时间 2.3h，缺氧区停留时间 4.5h，好氧区停留时间12.5h，总停留时间19.3h。每组氧化沟分为4个廊道，单格廊道宽5.0m，有效水深5.5m。

氧化沟采用池底微孔曝气方式。为防氧化沟厌氧区和缺氧区段污泥沉降，均采用水下搅拌器强制搅拌。为增强氧化沟好氧区循环流量和防止污泥沉降，采用水下推流器推流搅拌。并在好氧段内回流缝区，增设水下搅拌器强制搅拌推流，以提高内回流量，强化除氮效果。

为了节省占地，将污泥回流与剩余污泥泵房、终沉池与氧化沟进行了合建，合建后称为改良型氧化沟一体池。互助污水厂一期工程建设规模5000m3/d的一体池一座，因出水水质为一级B，故将接触池也

图1 二期改良型氧化沟一体池平面图

单座氧化沟一体池池长共70.1m，宽20.8m。终沉池比氧化沟池面低1.5m，水面低0.75m。

3 实际运行中出现的问题及在二期设计中的合理化改进措施

1）一期改良型氧化沟一体池中的终沉池采用方形。实际运行中一期氧化沟一体池中的方形沉淀池四角存在污泥沉积并上浮的问题，故在二期设计中将方形沉淀池改成圆形沉淀池并与氧化沟合建。沉淀池直径20m，平均流量时表面水力负荷0.66m3/m2.h。并将一期的方形终沉池同时改造成圆形，解决了四角污泥上浮的问题。

2）污泥外回流泵一期采用两台潜污泵回流，一用一备，单台泵参数 Q=210m3/h，H=10m，N=11kW。因一体池的池型特点，二期改用QJB-W型带拍门的污泥回流泵两台，一用一备，单台泵参数Q=210m3/h，H=2m，N=1.5kW，可以大大节省电耗。

3）因污水厂均地处高寒地区，在冬季寒冷时一与氧化沟进行了合建。一期的终沉池设在氧化沟与接触池之间，故池型采用中心进水周边出水的方形沉淀池，尺寸为20m×20m，池边水深4.0m，平均时表面水力负荷 0.52m3/m2.h，停留时间 4.0h。 设中心传动刮泥机1台，将沉淀污泥刮向中心处污泥斗，借重力排入污泥回流池。方形沉淀池的四角用水泥砂浆抹坡，坡度55°。 如图1，图2所示。期终沉池有结冰现象产生，尤其是湟源县污水厂（污水厂海拔2610m），冬季池体结冰现象较为严重，故二期设计中在池体上增加外围护结构并采暖，并将一期一体池上增加彩钢板外围护。湟中县污水厂在氧化沟的渠道上增加了类似温室大棚的塑料薄膜覆盖，使冬季生化池污水温度能基本稳定保持在8～12℃，保证了污水处理效果。

图2 二期改良型氧化沟一体池剖面图

4 改良型氧化沟一体池工艺在青海省几个城镇污水厂的应用效果

1）出水水质稳定达标。互助县污水厂一期实测的2011-2013年运行数据表明：2011年平均日处理水量4570m3，最大处理水量5300m3/d；2013年上半年平均日处理水量5120m3，最大处理水量5960m3/d。出水水质（一期设计出水水质为一级B标准），完全达标。

互助县污水厂二期工程2014年底建成后运行至今，出水水质均达到一级A标准，运行情况较好，详见下表1。

表1 互助县污水厂2015年实测进、出水水质（出水水质一级A）

湟中县污水厂2015年日处理水量4300～5500m3，日平均处理水量 4762.5m3，2015 年实测进出水水质详见表2。

表2 湟中县2015年全年运行水质（出水水质一级B）

湟源县污水厂根据业主提供的2013年运行数据表明：自2013年10月起，进水流量最高日已达到6400m3/d，日均处理量达到5650m3/d，超出一期设计处理能力，2014年实测进出水水质详见表3。

表3 2014年度湟源县城镇污水处理厂化验监测报告（出水水质一级B）

由实测数据可以看出，氧化沟一体池工艺抵抗因水量和水质变化所引起的冲击负荷能力强，且具有不同菌群的生物特性，处理效果稳定，不仅满足SS和BOD的去除，而且脱氮除磷效果好。

2）运行安全可靠，管理简便。此工艺为连续进水，工艺流程短，构筑物和设备少，且设备事故率低，运行管理工作量少，针对高原地区存在的运行管理水平偏低的情况，氧化沟一体池工艺较为适用。

3）投资省、能耗较低。改良型氧化性一体池应用于城镇污水厂，可以减少构筑物数量，节省占地，氧化沟与终沉池共用池壁，可减少土建工程量，且流程顺畅，可节省氧化沟至终沉池之间的连接管道，减少氧化沟与终沉池之间的水头损失，节约能耗。污泥回流池与终沉池、氧化沟厌氧区贴建，污泥管路短，采用QJB-W型带拍门的污泥回流泵，外回流泵功率低，节约能耗。

从土建实施、估算投资上考虑，单座一体池处理规模不大于10000m3/d。针对城镇0.5～3万/d的污水量，均可以考虑采用氧化沟一体池。

5 工程投资、运行成本

互助县污水厂一期工程规模5000m3/d，工程直接费为1892万元，其中氧化沟一体池为528万元。一期单位水量总成本0.98元/m3，单位水量经营成本0.71 元/m3。

二期工程总规模10000m3/d，工程直接费为1876.4万元，其中氧化沟一体池536.5万元。二期单位水量总成本0.93元/m3，单位水量经营成本0.66元/m3。

6 高寒地区污水厂设计中需注意的问题

1）由于青海省属于海拔高、温度低的高寒地区，因此在设计中首先要考虑的是设备设施的防冻问题。

2）鼓风机的设计选型。由于海拔高，故大气压和空气中氧含量低，对污水厂的鼓风供气量影响较大，因此在计算鼓风机供气量时，应根据当地海拔高程、大气压、空气中含氧量等数据，根据实际情况计算曝气装置在水下深度处至水面的清水平均饱和溶解氧浓度，从而确定鼓风机的运行参数。既要满足运行要求，同时达到节能降耗的效果。

7 结语

改良型氧化沟一体池工艺简单、管理方便、投资省、运行费用低、稳定性高、出水水质好。在青海省高寒地区的几个污水厂的多年实际运行中，效果较好。针对我国用地较为紧张且管理水平不高的地区在建设污水处理厂时，提供了一个新的设计思路。