華海潔，楊蓮紅

（中國市政工程西北設(shè)計(jì)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(zhèn)污水處理設(shè)施的建設(shè)，已建成污水處理廠23座，設(shè)計(jì)日處理污水能力41萬t。

其中2010年已建成并投入運(yùn)行的湟中、互助、湟源縣三座污水處理廠，一期處理規(guī)模均為5000m3/d，一期的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)B。隨著城鎮(zhèn)的發(fā)展和人口的增加，互助、湟源縣污水廠均進(jìn)行了二期擴(kuò)建，互助縣增加規(guī)模5000m3/d，二期于2014年底已建成并運(yùn)行至今；湟源縣增加規(guī)模7000m3/d，二期將于2015年底建成并試運(yùn)行，二期的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)均為一級(jí)A。

三座縣城基本沒有工業(yè)廢水，均以生活污水為主。進(jìn)水實(shí)測(cè)水質(zhì)數(shù)據(jù)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(jí)處理均采用改良型氧化溝工藝。且為了節(jié)省占地、縮短流程，便于運(yùn)行管理，將氧化溝、污泥回流與剩余污泥池、終沉池進(jìn)行了工藝集成，建成了改良型氧化溝一體池?，F(xiàn)以互助縣污水廠為例，介紹氧化溝一體池在高寒地區(qū)的應(yīng)用情況。

2 改良型氧化溝一體池工程設(shè)計(jì)

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(jìn)水→粗格柵及提升泵房→細(xì)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(jī)脫水，泥餅外運(yùn)衛(wèi)生填埋。

污水廠二級(jí)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(xù)環(huán)流反應(yīng)池作為生化反應(yīng)器，混合液在其中連續(xù)循環(huán)流動(dòng)。它有極強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，出水水質(zhì)可保持穩(wěn)定。此外，由于氧化溝的水力停留時(shí)間和污泥齡一般較其他生物處理法長，因此懸浮有機(jī)物和溶解性有機(jī)物可同時(shí)得到較徹底的去除，剩余污泥也較為穩(wěn)定，可直接進(jìn)行濃縮、脫水。此工藝是在常規(guī)氧化溝的基礎(chǔ)上根據(jù)除磷、脫氮的要求，加設(shè)前置厭氧區(qū)（兼有生物選擇器功能）、缺氧區(qū)，強(qiáng)化了除磷脫氮功能，以達(dá)到提高出水水質(zhì)的目的。

改良型氧化溝主要由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)組成。氧化溝采用改良式工藝，即利用氧化溝循環(huán)式特點(diǎn)，無動(dòng)力回流以實(shí)現(xiàn)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(shè)置厭氧區(qū)，中間設(shè)置缺氧區(qū)，最后進(jìn)入氧化溝好氧區(qū)，好氧區(qū)混合液可利用氧化溝循環(huán)式特點(diǎn)進(jìn)入缺氧區(qū)。

氧化溝的設(shè)計(jì)參數(shù)：混合液污泥濃度3.5g/L，污泥負(fù)荷 0.054kgBOD/kgMLSS.d，污泥齡 20.6d。按平均流量計(jì)算，厭氧區(qū)停留時(shí)間 2.3h，缺氧區(qū)停留時(shí)間 4.5h，好氧區(qū)停留時(shí)間12.5h，總停留時(shí)間19.3h。每組氧化溝分為4個(gè)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(qū)和缺氧區(qū)段污泥沉降，均采用水下攪拌器強(qiáng)制攪拌。為增強(qiáng)氧化溝好氧區(qū)循環(huán)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(nèi)回流縫區(qū)，增設(shè)水下攪拌器強(qiáng)制攪拌推流，以提高內(nèi)回流量，強(qiáng)化除氮效果。

為了節(jié)省占地，將污泥回流與剩余污泥泵房、終沉池與氧化溝進(jìn)行了合建，合建后稱為改良型氧化溝一體池?；ブ鬯畯S一期工程建設(shè)規(guī)模5000m3/d的一體池一座，因出水水質(zhì)為一級(jí)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(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及在二期設(shè)計(jì)中的合理化改進(jìn)措施

1）一期改良型氧化溝一體池中的終沉池采用方形。實(shí)際運(yùn)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(shè)計(jì)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(shí)表面水力負(fù)荷0.66m3/m2.h。并將一期的方形終沉池同時(shí)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(tái)潛污泵回流，一用一備，單臺(tái)泵參數(shù) Q=210m3/h，H=10m，N=11kW。因一體池的池型特點(diǎn)，二期改用QJB-W型帶拍門的污泥回流泵兩臺(tái)，一用一備，單臺(tái)泵參數(shù)Q=210m3/h，H=2m，N=1.5kW，可以大大節(jié)省電耗。

3）因污水廠均地處高寒地區(qū)，在冬季寒冷時(shí)一與氧化溝進(jìn)行了合建。一期的終沉池設(shè)在氧化溝與接觸池之間，故池型采用中心進(jìn)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(shí)表面水力負(fù)荷 0.52m3/m2.h，停留時(shí)間 4.0h。 設(shè)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái)，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(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生，尤其是湟源縣污水廠（污水廠海拔2610m），冬季池體結(jié)冰現(xiàn)象較為嚴(yán)重，故二期設(shè)計(jì)中在池體上增加外圍護(hù)結(jié)構(gòu)并采暖，并將一期一體池上增加彩鋼板外圍護(hù)。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(wěn)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(gè)城鎮(zhèn)污水廠的應(yīng)用效果

1）出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)?；ブh污水廠一期實(shí)測(cè)的2011-2013年運(yùn)行數(shù)據(jù)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(zhì)（一期設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)），完全達(dá)標(biāo)。

互助縣污水廠二期工程2014年底建成后運(yùn)行至今，出水水質(zhì)均達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行情況較好，詳見下表1。

表1 互助縣污水廠2015年實(shí)測(cè)進(jìn)、出水水質(zhì)（出水水質(zhì)一級(jí)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(shí)測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)詳見表2。

表2 湟中縣2015年全年運(yùn)行水質(zhì)（出水水質(zhì)一級(jí)B）

湟源縣污水廠根據(jù)業(yè)主提供的2013年運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：自2013年10月起，進(jìn)水流量最高日已達(dá)到6400m3/d，日均處理量達(dá)到5650m3/d，超出一期設(shè)計(jì)處理能力，2014年實(shí)測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)詳見表3。

表3 2014年度湟源縣城鎮(zhèn)污水處理廠化驗(yàn)監(jiān)測(cè)報(bào)告（出水水質(zhì)一級(jí)B）

由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，氧化溝一體池工藝抵抗因水量和水質(zhì)變化所引起的沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，且具有不同菌群的生物特性，處理效果穩(wěn)定，不僅滿足SS和BOD的去除，而且脫氮除磷效果好。

2）運(yùn)行安全可靠，管理簡(jiǎn)便。此工藝為連續(xù)進(jìn)水，工藝流程短，構(gòu)筑物和設(shè)備少，且設(shè)備事故率低，運(yùn)行管理工作量少，針對(duì)高原地區(qū)存在的運(yùn)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(yīng)用于城鎮(zhèn)污水廠，可以減少構(gòu)筑物數(shù)量，節(jié)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(jié)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(jié)約能耗。污泥回流池與終沉池、氧化溝厭氧區(qū)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(jié)約能耗。

從土建實(shí)施、估算投資上考慮，單座一體池處理規(guī)模不大于10000m3/d。針對(duì)城鎮(zhèn)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(yùn)行成本

互助縣污水廠一期工程規(guī)模5000m3/d，工程直接費(fèi)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(jīng)營成本0.71 元/m3。

二期工程總規(guī)模10000m3/d，工程直接費(fèi)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(jīng)營成本0.66元/m3。

6 高寒地區(qū)污水廠設(shè)計(jì)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(qū)，因此在設(shè)計(jì)中首先要考慮的是設(shè)備設(shè)施的防凍問題。

2）鼓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)選型。由于海拔高，故大氣壓和空氣中氧含量低，對(duì)污水廠的鼓風(fēng)供氣量影響較大，因此在計(jì)算鼓風(fēng)機(jī)供氣量時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)睾０胃叱?、大氣壓、空氣中含氧量等?shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際情況計(jì)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(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。既要滿足運(yùn)行要求，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

7 結(jié)語

改良型氧化溝一體池工藝簡(jiǎn)單、管理方便、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、穩(wěn)定性高、出水水質(zhì)好。在青海省高寒地區(qū)的幾個(gè)污水廠的多年實(shí)際運(yùn)行中，效果較好。針對(duì)我國用地較為緊張且管理水平不高的地區(qū)在建設(shè)污水處理廠時(shí)，提供了一個(gè)新的設(shè)計(jì)思路。