改良型氧化溝一體池在青海省城鎮污水廠的應用

華海潔，楊蓮紅

（中國市政工程西北設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 工程概況

近幾年青海省各地高度重視城鎮污水處理設施的建設，已建成污水處理廠23座，設計日處理污水能力41萬t。

其中2010年已建成并投入運行的湟中、互助、湟源縣三座污水處理廠，一期處理規模均為5000m3/d，一期的出水水質標準為一級B。隨著城鎮的發展和人口的增加，互助、湟源縣污水廠均進行了二期擴建，互助縣增加規模5000m3/d，二期于2014年底已建成并運行至今；湟源縣增加規模7000m3/d，二期將于2015年底建成并試運行，二期的出水水質標準均為一級A。

三座縣城基本沒有工業廢水，均以生活污水為主。進水實測水質數據差別不大，CODcr≤450mg/L，BOD5≤220mg/L，SS≤200mg/L，NH4+-N≤35mg/L，TN≤45mg/L，TP≤3.0mg/L，污水水溫 10℃～22℃，pH=6.0～8.0。

三座污水廠的二級處理均采用改良型氧化溝工藝。且為了節省占地、縮短流程，便于運行管理，將氧化溝、污泥回流與剩余污泥池、終沉池進行了工藝集成，建成了改良型氧化溝一體池。現以互助縣污水廠為例，介紹氧化溝一體池在高寒地區的應用情況。

2 改良型氧化溝一體池工程設計

互助縣土族自治縣地處黃土高原的最西部，青藏和黃土高原的過渡地帶。污水廠位于縣城以南2.2km 處，一、二期共占地 2.3ha，污水廠海拔 2450m。污水廠工藝流程為：

污水進水→粗格柵及提升泵房→細格柵及旋流沉砂池→改良型氧化溝一體池→污水深度處理 （二期增加）→接觸池→排入沙塘川河。污泥處理采用帶式濃縮脫水機脫水，泥餅外運衛生填埋。

污水廠二級生物處理采用改良型氧化溝處理工藝，是活性污泥法的一種改良型，它把連續環流反應池作為生化反應器，混合液在其中連續循環流動。它有極強的抗沖擊負荷能力，出水水質可保持穩定。此外，由于氧化溝的水力停留時間和污泥齡一般較其他生物處理法長，因此懸浮有機物和溶解性有機物可同時得到較徹底的去除，剩余污泥也較為穩定，可直接進行濃縮、脫水。此工藝是在常規氧化溝的基礎上根據除磷、脫氮的要求，加設前置厭氧區（兼有生物選擇器功能）、缺氧區，強化了除磷脫氮功能，以達到提高出水水質的目的。

改良型氧化溝主要由厭氧區、缺氧區、好氧區組成。氧化溝采用改良式工藝，即利用氧化溝循環式特點，無動力回流以實現類似于A2/O活性污泥法工藝，以做到高效除磷脫氮。氧化溝前端設置厭氧區，中間設置缺氧區，最后進入氧化溝好氧區，好氧區混合液可利用氧化溝循環式特點進入缺氧區。

氧化溝的設計參數：混合液污泥濃度3.5g/L，污泥負荷 0.054kgBOD/kgMLSS.d，污泥齡 20.6d。按平均流量計算，厭氧區停留時間 2.3h，缺氧區停留時間 4.5h，好氧區停留時間12.5h，總停留時間19.3h。每組氧化溝分為4個廊道，單格廊道寬5.0m，有效水深5.5m。

氧化溝采用池底微孔曝氣方式。為防氧化溝厭氧區和缺氧區段污泥沉降，均采用水下攪拌器強制攪拌。為增強氧化溝好氧區循環流量和防止污泥沉降，采用水下推流器推流攪拌。并在好氧段內回流縫區，增設水下攪拌器強制攪拌推流，以提高內回流量，強化除氮效果。

為了節省占地，將污泥回流與剩余污泥泵房、終沉池與氧化溝進行了合建，合建后稱為改良型氧化溝一體池。互助污水廠一期工程建設規模5000m3/d的一體池一座，因出水水質為一級B，故將接觸池也

圖1 二期改良型氧化溝一體池平面圖

單座氧化溝一體池池長共70.1m，寬20.8m。終沉池比氧化溝池面低1.5m，水面低0.75m。

3 實際運行中出現的問題及在二期設計中的合理化改進措施

1）一期改良型氧化溝一體池中的終沉池采用方形。實際運行中一期氧化溝一體池中的方形沉淀池四角存在污泥沉積并上浮的問題，故在二期設計中將方形沉淀池改成圓形沉淀池并與氧化溝合建。沉淀池直徑20m，平均流量時表面水力負荷0.66m3/m2.h。并將一期的方形終沉池同時改造成圓形，解決了四角污泥上浮的問題。

2）污泥外回流泵一期采用兩臺潛污泵回流，一用一備，單臺泵參數 Q=210m3/h，H=10m，N=11kW。因一體池的池型特點，二期改用QJB-W型帶拍門的污泥回流泵兩臺，一用一備，單臺泵參數Q=210m3/h，H=2m，N=1.5kW，可以大大節省電耗。

3）因污水廠均地處高寒地區，在冬季寒冷時一與氧化溝進行了合建。一期的終沉池設在氧化溝與接觸池之間，故池型采用中心進水周邊出水的方形沉淀池，尺寸為20m×20m，池邊水深4.0m，平均時表面水力負荷 0.52m3/m2.h，停留時間 4.0h。 設中心傳動刮泥機1臺，將沉淀污泥刮向中心處污泥斗，借重力排入污泥回流池。方形沉淀池的四角用水泥砂漿抹坡，坡度55°。 如圖1，圖2所示。期終沉池有結冰現象產生，尤其是湟源縣污水廠（污水廠海拔2610m），冬季池體結冰現象較為嚴重，故二期設計中在池體上增加外圍護結構并采暖，并將一期一體池上增加彩鋼板外圍護。湟中縣污水廠在氧化溝的渠道上增加了類似溫室大棚的塑料薄膜覆蓋，使冬季生化池污水溫度能基本穩定保持在8～12℃，保證了污水處理效果。

圖2 二期改良型氧化溝一體池剖面圖

4 改良型氧化溝一體池工藝在青海省幾個城鎮污水廠的應用效果

1）出水水質穩定達標。互助縣污水廠一期實測的2011-2013年運行數據表明：2011年平均日處理水量4570m3，最大處理水量5300m3/d；2013年上半年平均日處理水量5120m3，最大處理水量5960m3/d。出水水質（一期設計出水水質為一級B標準），完全達標。

互助縣污水廠二期工程2014年底建成后運行至今，出水水質均達到一級A標準，運行情況較好，詳見下表1。

表1 互助縣污水廠2015年實測進、出水水質（出水水質一級A）

湟中縣污水廠2015年日處理水量4300～5500m3，日平均處理水量 4762.5m3，2015 年實測進出水水質詳見表2。

表2 湟中縣2015年全年運行水質（出水水質一級B）

湟源縣污水廠根據業主提供的2013年運行數據表明：自2013年10月起，進水流量最高日已達到6400m3/d，日均處理量達到5650m3/d，超出一期設計處理能力，2014年實測進出水水質詳見表3。

表3 2014年度湟源縣城鎮污水處理廠化驗監測報告（出水水質一級B）

由實測數據可以看出，氧化溝一體池工藝抵抗因水量和水質變化所引起的沖擊負荷能力強，且具有不同菌群的生物特性，處理效果穩定，不僅滿足SS和BOD的去除，而且脫氮除磷效果好。

2）運行安全可靠，管理簡便。此工藝為連續進水，工藝流程短，構筑物和設備少，且設備事故率低，運行管理工作量少，針對高原地區存在的運行管理水平偏低的情況，氧化溝一體池工藝較為適用。

3）投資省、能耗較低。改良型氧化性一體池應用于城鎮污水廠，可以減少構筑物數量，節省占地，氧化溝與終沉池共用池壁，可減少土建工程量，且流程順暢，可節省氧化溝至終沉池之間的連接管道，減少氧化溝與終沉池之間的水頭損失，節約能耗。污泥回流池與終沉池、氧化溝厭氧區貼建，污泥管路短，采用QJB-W型帶拍門的污泥回流泵，外回流泵功率低，節約能耗。

從土建實施、估算投資上考慮，單座一體池處理規模不大于10000m3/d。針對城鎮0.5～3萬/d的污水量，均可以考慮采用氧化溝一體池。

5 工程投資、運行成本

互助縣污水廠一期工程規模5000m3/d，工程直接費為1892萬元，其中氧化溝一體池為528萬元。一期單位水量總成本0.98元/m3，單位水量經營成本0.71 元/m3。

二期工程總規模10000m3/d，工程直接費為1876.4萬元，其中氧化溝一體池536.5萬元。二期單位水量總成本0.93元/m3，單位水量經營成本0.66元/m3。

6 高寒地區污水廠設計中需注意的問題

1）由于青海省屬于海拔高、溫度低的高寒地區，因此在設計中首先要考慮的是設備設施的防凍問題。

2）鼓風機的設計選型。由于海拔高，故大氣壓和空氣中氧含量低，對污水廠的鼓風供氣量影響較大，因此在計算鼓風機供氣量時，應根據當地海拔高程、大氣壓、空氣中含氧量等數據，根據實際情況計算曝氣裝置在水下深度處至水面的清水平均飽和溶解氧濃度，從而確定鼓風機的運行參數。既要滿足運行要求，同時達到節能降耗的效果。

7 結語

改良型氧化溝一體池工藝簡單、管理方便、投資省、運行費用低、穩定性高、出水水質好。在青海省高寒地區的幾個污水廠的多年實際運行中，效果較好。針對我國用地較為緊張且管理水平不高的地區在建設污水處理廠時，提供了一個新的設計思路。