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某污水处理厂概念设计
赵宇新
〔摘　要〕　某市拟新建一座污水处理厂,根据处理要求,拟采用氧化沟工艺。本文简要介绍各
处理单元的主要设计参数和主要设备的技术参数。
　　〔关键词〕　污水处理;污水处理厂;卡鲁塞尔;氧化沟;设计参数
1　工程概况
该拟建污水处理厂处理规模为10万t/
d(生活污水4万t/d,工业废水6万t/d),总
变化系数1.2,最高日最高时流量5 000 m3,
平均日平均时流量4 166.7 m3。工程总投资
约10 080万元。
2　进、出水水质
2.1　进水水质

2.2　出水水质
设计出水水质满足《国家城镇污水处理
厂污染物排放标准》GB18918-2002中一级
B标准,具体指标如下:

3　污水处理工艺
该污水处理厂污水中的工业废水含量较
高(60%左右),根据建设部、环保总局、科技
部联合颁发的《城市污水处理及污染防治技
术政策(建城〔2000〕124号)》文件精神,结合
国内外污水处理厂的建设、当地的运行经验,
本设计主体工艺采用目前技术成熟、在国内
外广为使用的Carrousel氧化沟,配以分体
式沉淀池,为了防止和抑制污泥龄长可能引
起的污泥膨胀问题,改善沉淀性能,在氧化沟
的入流处设置厌氧选择池。
3.1　氧化沟处理工艺简介
氧化沟工艺从本质上讲也是活性污泥
法,其主要区别是构筑物的形式。自从20世
纪50年代初世界上第1座循环跑道式氧化
沟在荷兰投入运行以来,随着工艺研究和曝
气技术的发展,氧化沟已成为城市污水处理
首选的工艺之一。从氧化沟沟内水流状态
分,有T型、DE型、循环跑道式和Carrousel
式等;从氧化沟的结构讲,有单沟式、双沟式、
三沟式;从污泥分离的角度讲,有一体式(沟
内沉淀)和分体式(另设沉淀池)。现代氧化
沟工艺不仅保留了传统氧化沟剩余污泥量
少、污泥稳定等基本特征,而且通过改变沟内
的供氧状态,使氧化沟在传统除碳(去除
COD)的基础上,同时具有脱氮和除磷的功
能。因而广泛应用于城市污水处理。氧化沟
工艺的主要特点是:
(1)剩余污泥量少,且污泥稳定,处理简
单,可直接浓缩脱水后作它用或卫生填埋;
(2)由于污泥龄长,生物种群丰富,因此,
处理效率高且稳定,出水水质好;
(3)工艺流程相对简单,运行管理方便。
3.2　工艺流程
工艺流程见附图。污水经粗格栅、细格
栅和旋流沉砂池后,直接进入选择池和氧化
沟,进行除碳、脱氮和除磷处理,从氧化沟排
出的混合液经沉淀池进行固液分离,从沉淀
池排出的上清液经接触池消毒后完全达到设
计要求直接排放,沉淀的污泥部分返回选择
池,部分作为剩余污泥排入污泥处理系统进
行污泥处理。

与其它工艺相比,氧化沟工艺的污泥处
理也相对简单,由于污泥已被好氧稳定,因
此,不需要厌氧处理,也不存在磷的释放和处
理问题,可直接浓缩、脱水后作为绿化肥料或
卫生填埋。
4　主要构筑物的设计
4.1　进水井
进水井是污水处理厂与排水系统的衔接
点。当污水处理系统出现故障或由于其它原
因进入污水处理厂的流量大于最大设计流量
时,污水可由此溢流。
4.2　粗格栅间
粗格栅为污水厂第1道预处理设施,用
于去除污水中大的悬浮物和漂浮物,保证后
续处理设施的正常运行。粗格栅的开、停由
现场PLC根据格栅前后水位差自动启闭机
械栅耙,并联动栅渣输送压榨机,完成栅渣的
收集、输送和装箱。栅渣定期运往厂外填埋。
4.2.1　设计参数
设计流量:100 000×1.2 m3/d;
格栅间距:20 mm;
栅前明渠流速:0.79 m/s。
4.2.2　主要设备
(1)LHG型回转式格栅除污机2台,型
号:LHG—1.2×5.03,功率:1.5 kW。
(2)螺旋输送压榨机1台,型号:
LYZ300,功率:3 kW。
4.3　提升泵房
提升泵房用于将入流污水提升至设计高
度,以便自流进入各后续处理单元。该泵房
采用半地下式污水泵站,选用潜污泵6台,4
用2备,其中一台变频控制,以便进行水量调
节。水泵的启停根据集水池内污水水位变化
由PLC系统自动控制,必要时也可切换为手
动。泵房内配2 t电动葫芦一套,以备安装
及检修用。
4.3.1　设计参数
设计流量:100 000×1.2 m3/d;
设计扬程:15 m;
集水池容积:365 m3(单台泵10 min的
最大流量)。
4.3.2　主要设备
(1)潜污泵6台,型号:CP3306/605,Q=
1 500 m3/h,H=15 m,功率:90 kW。
(2)潜水搅拌机2台,型号:QJB2.2/8-
320/3-740/C/S,功率:2.2 kW。
4.4　细格栅间
细格栅可进一步去除污水中的悬浮物和
漂浮物,保证后续设备和工艺的正常运行。
细格栅采用连续运行方式,栅渣由一台无轴
螺旋压实输送机收集脱水后运往厂外填埋。
为了方便管理和维护,细格栅间与沉砂池合
建,细格栅间出水直接进入沉砂池。
4.4.1　设计参数
设计流量:100 000×1.2 m3/d;
栅条间距:6 mm;
栅前明渠流速:0.95 m/s。
4.4.2　主要设备
回转式格栅除污机, 4台,型号:
HF1000,功率:0.75 kW。
4.5　旋流沉砂池
沉砂池的作用是将污水中物理、化学及
生物性质不同的无机颗粒和有机颗粒(悬浮
物)进行分离,以便于分别最终处置。沉砂池
目前主要采用平流式曝气沉沙池和旋流沉沙
池。其中,平流式曝气沉砂池主要用于大水
量;而旋流式沉砂池由于对流量变化的适应
性强、除砂效果稳定、设备与构筑物简单、投
资小等优点,尤其适用于中小规模的场合。
因此,本设计采用旋流式沉砂池。原污水沿
切线方向进入旋流池,在池内安装的搅拌机
的协助下,完成对泥砂的分离。沉砂经吸砂
泵输送至砂水分离器,经砂水分离后装车外
运。
4.5.1　设计参数
设计流量:100 000×1.2 m3/d;
沉砂池数量:2座;
设计表面负荷:150 m3/(m2·h);
水力停留时间:1 min。
4.5.2　主要设备
(1)浆叶式搅拌机2台,转速:15 r/min,
功率:1.1 kW;
(2)砂水分离器1台,型号:HPXS-
300,功率:0.5 kW。
4.6　选择池
该选择池分为两格,进水与从二沉池回
流的活性污泥快速混合、接触,利用活性污泥
中的厌氧菌对污水中的溶解态和胶态可生物
降解有机物进行吸附,促进该部分微生物的
增长和繁殖,选择有利于沉淀的菌胶团微生
物,抑制污泥膨胀。同时,选择池出水采用可
调堰板,作为后继的4个氧化沟的配水设施。
4.6.1　设计参数
设计流量:10万m3/d;
水力停留时间:30 min;
形式:串联连续搅拌池式;
数量:1座。
4.6.2　主要设备
(1)浆叶式潜水搅拌机2台,型号:ZJ-
470,功率:2.2 kW。
(2)手电动可调堰板4台,型号:AEW-
5000/0.5,功率:0.5 kW。
4.7　卡鲁塞尔氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟为整个污水处理系统的
主体和核心。其功能为利用培养的活性污泥
生物絮凝能力对污水中剩余的SS进行捕
集,去除废水中的悬浮物;利用活性污泥中的
硝化菌对污水中的氨氮进行生物硝化,去除
废水中的氨氮;利用活性污泥中的厌氧菌对
硝酸盐进行反硝化、BOD降解以及生物除
磷,从而保证出水中的SS、COD、BOD、
NH+4-N、TN和TP达到规定的设计要求。
本设计中设置卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟4
个,2个1组。曝气方式采用微孔曝气,每沟
设有潜水推进器4台。
4.7.1　曝气方式的选择
供氧是城市污水二级处理主要的能源消
耗,因此,供氧(曝气)方式的效率和运营费用
与建设投资密切相关。氧化沟的曝气方式有
机械曝气和鼓风曝气。由于机械曝气的散水
作用,当环境温度低于水温时,机械曝气会使
废水降温,而鼓风曝气由于风机对空气的压
缩,可使水温升高。生物处理的效率,与温度
关系密切,尤其当要求脱氮时,脱氮菌对温度
较为敏感,温度偏低时,生物处理效率明显降
低。因此,目前普遍的观点是在气温低于零
度的地区,氧化沟不宜采用机械曝气。某市
的极端最低温度为-20℃,一月份多年平均
气温-0.5℃。该市已建成的北石桥污水净
化中心采用转刷机械曝气,冬季由于曝气作
用转刷周围大量结冰,致使水温降低,碳、氮
和磷的去除率明显下降。经综合考虑,本设
计方案采用鼓风曝气。
4.7.2　设计参数
设计流量:10万m3/d;
污泥浓度:4 000 mg/L;
水力停留时间:12.7 h(各段水力停留时
间比为:厌氧∶缺氧∶好氧=1∶2∶6);
污泥负荷:0.08 kg BOD5/kg (SS)/d;
设计污泥龄:22 d;
水气比:1∶5
4.7.3　主要设备
(1)曝气头5 700个,型号:DB400T
(2)水下推进器16台,型号:SR4670-
410,功率:13 kW
4.8　二沉池
二沉池的作用是对氧化沟排出的混合液
进行泥水分离,保证出水水质和回流污泥的
浓度。本设计中二沉池采用中心进水周边出
水圆形辐流式沉淀池,连续运行,池内设单周
边传动刮泥机。
4.8.1　设计参数
数量:4座
设计流量:16.25万m3/d(污泥回流比
按62.5%计);
表面负荷:1.35 m3/(m2·h);
水力停留时间:2.4 h。
4.8.2　主要设备
单周边传动刮泥机4台,型号:DZG-
40,功率:0.55 kW。
4.9　接触消毒池
生物处理后的出水在此投加消毒剂,经
充分混合和接触(维持足够的接触时间),杀
灭出水中的致病菌,保证最终排水的卫生安
全。消毒剂采用液氯,由加氯间制备,加氯间
内配备加氯机3台(二用一备)。
4.9.1　设计参数
消毒剂种类:液氯;
消毒剂浓度:7.5 mg/L;
设计流量:10万m3/d;
水力停留时间(接触时间):0.5 h;
接触池形式:折流式。
4.9.2　主要设备
液氯自动投加机3台,型号:V2000
4.10　鼓风机房
鼓风机房分为机房、进风室和值班室。
风机出口管上均设有止回阀、安全阀、消声
器、压力开关和温度开关等。鼓风机采用连
续运行方式,并由PLC自动控制,PLC主控
制器将保持系统主风管中的压力恒定,并通
过调节各氧化沟的空气控制阀来调节溶解氧
含量。主风道中的压力传感器将压力信号输
送给主控制器,主控制器根据该信号与预先
设定值的对比结果控制鼓风机的出风量,以
保持压力恒定。同时,氧化沟中的溶解氧仪
根据池内溶解氧的变化来调节空气控制阀,
以保持沟内溶解氧浓度。
4.10.1　设计参数
设计流量: 70万m3/d(最大);
设计风压:66.7 kPa。
4.10.2　主要设备
离心鼓风机5台(四用一备),型号:HV
-TURBOKASSV-GK200,功率:160 kW。
4.11　污泥提升泵房
内设多台潜污泵,将终沉池沉淀的部分
污泥回流至氧化沟,保证氧化沟所需的污泥
浓度,同时将剩余的污泥提升到贮泥池。
4.11.1　设计参数
回流污泥流量:6.25万m3/d(最大值:
10万m3/d);
污泥回流比:62.5%(最大值:100%);
剩余污泥量(含水率99.3%计):62.5
m3/h;
数量:2座。
4.11.2　主要设备
(1)污泥回流泵每座2台(一用一备),型
号:350QW1500-15-90,功率:90 kW。
(2)剩余污泥泵每座2台(一用一备),型
号:80QW60-10-3,功率:3 kW。
(3)潜水搅拌机每座一台,型号:QJB5/
12-620/3-480,功率:5 kW。
4.12　贮泥池
贮泥池可调节氧化沟排出的剩余污泥和
污泥浓缩脱水机工作之间的泥量平衡。为了
维持污泥的好氧状态,防止磷的释放,在池底
布置空气管对污泥进行充氧曝气,同时还可
起到混合的作用,防止污泥沉淀。
4.12.1　设计参数
设计流量:1 500 m3/d;
停留时间:12 h;
数量:1座。
4.13　污泥浓缩脱水机房
机房内的浓缩脱水一体机对剩余污泥进
行浓缩和脱水处理,减少污泥的含水率和污
泥体积。经脱水处理后,污泥的含水率可降
至80%左右,成为滤饼,便于最终处置。脱
水机每天连续运行16 h。加药装置与浓缩
脱水一体机同步运行。污泥脱水机房内设药
库一间,可存放15 d左右的絮凝药剂,并配
备冲洗水泵、空压机、污泥投配泵、加药泵等。
4.13.1　设计参数
污泥量:1 500 m3/d;
干固体产生量:15 t;
工作周期:16 h;
药剂种类:PAM(粉状);
加药量:0.4%(按干固体计);
泥饼含水率:80%。
4.13.2　主要设备
浓缩脱水一体机3台,型号:DY-2000,
功率:40 kW。
5　结　语
氧化沟工艺一直是国内外城市污水处理
的主要方法之一。在上世纪90年代后,由于
除磷脱氮的需要,氧化沟技术本身经过曝气、
沟道、推流等技术的不断完善,完全可满足各
种工艺和处理要求。目前,氧化沟的脱氮除
磷功能主要通过在沟内设置厌氧和缺氧区来
完成,此外,在氧化沟前端增设单独的选择
池,使氧化沟内的污泥在较长的污泥龄下获
得较好的沉淀性能,不仅脱氮除磷效率高,污
泥量少,而且出水SS也很低。