处日理水量15万吨城市污水处理厂工艺设计(氧化沟)说明书-学位论文.doc

建筑科技大学华清学院
本科毕业设计（论文）任务书

题 目：
日处理水量15万吨城市污水
处理厂工艺设计（氧化沟）
院（系）：

专 业：
环境工程
学生姓名：

学 号：

指导教师（签名）：

主管院长（主任）（签名）：

时 间：

一、毕业设计（论文）的主要内容（含主要技术参数）
（一）论文题目
日处理水量15万吨城市污水处理厂工艺设计（二）设计规模及水质
1、设计规模：
该污水处理厂服务范围为某城区生活污水和工业废水。污水量为15万m3/d，其中生活污水和工业废水所占比例约为6：4。
2、设计进水水质：
根据污水处理厂工程可行性研究报告和环境影响报告书的批复，并参考类似工程，确定污水处理厂进厂水质指标如下：
COD ：360-540mg/l SCOD：150-240mg/L
BOD5：220-260mg/l SS ： 240-270mg/l
TKN ：62mg/l NH4-N： 48 mg/l
TP： 4mg/l T≥12ºC
pH： 6-9 总碱度：320 mg/L（以CaCO3计）
3、污水处理厂出水水质：
出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中的一级B标准，具体主要水质指标如下：
COD≤60mg/l BOD5≤20mg/l
SS ≤20mg/l NH4+-N：≤ 8mg/L
TN ≤15mg/L T-P ≤1 mg/L
pH：6～9
（三）基础资料
1、气象条件：
年平均气温：13.2℃；
极端最高气温：41.4℃；
极端最低气温：零下20.8℃；
年平均降水量：537.9 mm；
平均日照时数：2247.3小时；
年平均风速：2.6 m/s；主导风向为西南风。
2、水文地质
潜水：主要分布在黄土状土、粉土、粉细砂和砾石层的孔洞中，水位埋深平均4~5 m；
承压水：地下30 m深度；
地质：地表沉积物由第四纪全新世素填土，冲击风积黄土状土，冲击粉质粘土、粉土、粉细纱和砾石层构成，厚度5~20 m。
3、地形地貌
规划污水处理厂厂区地面平坦，适合于工程建设，地面平均高程：385m。
4、进水管标高：
进水管位于规划污水处理厂西侧，进水管管内底标高：379m；
5、受纳水体
受纳水体位于厂区东侧500米，该河流水质符合《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准。30年一遇河水最高水位383.5m。
二、毕业设计（论文）题目应完成的工作（含图纸数量）
（一）设计（论文）成果
1.实习报告、开题报告、中期答辩提纲各一份；
2.设计图纸6张（合A1图纸），主要包括总平面图、工艺流程图、高程布置图及主要单体构筑物的平、剖面图。提交的图纸中至少有一张手工绘制。
3.设计计算说明书一份，主要包括：中英文摘要（200字以上）、目录、 正文、附录、参考文献、致谢等。 （详见西安建筑科技大学教务网站）
（二）设计要求
1.计算说明书要求书写认真，内容充实，文法通顺，语言规范，条理清楚，章节编排合理，书写工整。
2.方案论证清楚、参数选择正确、工艺流程合理。
3.构筑物计算合理，设备选型有据，水力计算准确。
4.图纸表达合理规范，图面布置紧凑、比例恰当、内容表达清楚。
5.设计深度总体达到初步设计阶段，其中一到两个构筑物达到施工图阶段。
（三）其他
有关毕业设计的其他规定和要求可在“西安建筑科技大学教务管理信息系统实践教学科2012届毕业设计（论文）专栏”中查询、下载。

三、毕业设计（论文）进程的安排
序号
设计（论文）各阶段任务
日 期
备 注
1、
下达设计任务书，明确设计任务和具体要求；
2.27―3.3
熟悉任务书
2.
收集参考资料，文献检索；进行英文资料翻译；
毕业实习，撰写实习报告；
了解设计内容和深度要求，熟悉资料用途。
3.4—3.24
实习调研阶段
翻译阶段
3、
依据设计水质、处理要求和程度、现行采用的工艺技术手段，对可能采取的几种处理工艺方案的技术合理性进行分析比较，选择最优方案。
3.25―4. 7
方案论证
4、
依据设计参数和工艺要求，仔细计算各处理构筑物或设施的工艺尺寸、构造要求、管道及附件；
配套机械、电气及控制设备的选型。
4.8―4.28
处理构筑物或设施的工艺计算
5、
根据确定的工艺流程、各处理构筑物形式及工艺尺寸，进行总体平面布置和高程布置；
要求水流通畅、高程衔接合理。
4.29―5.12
总体平面布置和高程布置
6、
依据计算工艺和水力计算，结合国家有关设计规范和设计要求，绘制污水处理厂的总平面图、工艺流程图和单体构筑物图。
5.13―6.2
图纸绘制
7、
设计文件的检查、校核、整理、完善（包括目录、中英文摘要、参考文献等）；
准备答辩提纲，电子演示文稿的制作。
6.3―6.9
文件整理
8、
答辩前的设计评审、计算书评审、预答辩及答辩
6.10-6.17
评阅、预答辩、毕业答辩
四、主要参考资料及文献阅读任务（含外文阅读翻译任务）
1. 彭党聪，水污染控制工程实践教程
2. 韩洪军.杜茂安， 水处理工程设计计算，中国建筑工业出版社
3. 邓荣森，氧化沟污水处理理论与技术，化学工业出版社
4. 张希衡，水污染控制工程，冶金工业出版社
5. 给水排水设计手册（第1、5、9、11分册），中国建筑工业出版社
6. 简明给排水设计手册，中国建筑工业出版社
7. 城镇污水处理厂污染物排放标准，中国建筑工业出版社
8. 《室外排水设计规范》，中国建筑工业出版社
9. MetCalf & Eddy Inc.， Wastewater Engineering – Treatment and Reuse， 清华大学出版社，2002。
国内外有关杂志，如《给水排水》、《中国给水排水》、《环境工程》和《Water Research》、《Water Science and Technology》、《Environmental Engineering》。
五、任务执行日期

2012年2月27日起，至2012年6月18日止。
六、审核批准意见

教研室主任签（章）
主管院长（主任）签（章）

摘要

本设计是日处理15万吨城区污水处理厂工艺设计。该污水处理厂服务范围为某城区生活污水和工业废水。污水量为15万m3/d，其中主要污染物为BOD、COD、SS、TN、TP。由于要求出水水质满足《 城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。因此根据污水来源的水质特征，确定采用以Orbal氧化沟为主图反应池的污水处理工艺流程和以污泥浓缩为主体的污泥处理工艺流程。
本设计的工艺处理构筑物主要包括粗格栅间细格栅间曝气沉砂池二沉池接触消毒池。该工艺流程简单省去了除尘池消化系统，节省了基建投资和运行费用，同时具有良好的去除BOD、COD、SS及脱氮除磷的功能。保证出水达到污水排放标准，做到了水资源的合理利用。
关键词：污水处理厂，工艺设计，氧化沟

Abstract
The design is processing 150000 tons of urban sewage treatment plants process design ．The sewage treatment plants for a particular service scope city sewage and industrial waste water ．Wastewater quanti for 150000 m3/d,of which the main pollutions as BOD,COD,SS,TN,TP．Because of the requirements of outlet water town meet the standards for pollutants discharge sewage treatment plant (GB18918-2002) the level 1 B standard ．Therefore according to the water quality characteristics,source of water used to determine Orbal oxidation ditch as the main body reaction pool of wastewater treatment process and to sludge concentration pool for the main body of the sludge treatment process .
This design process structures include trick grille ,fine grille between ,aeration sink sand pool ,the second pond ,contact disinfection pool ．The process is aeration sink sand pool ,the second pond ,contact disinfection pool ．The process is simple ,tell the first pond ,the digestive system ,save the infrastructure investment and operation cost ,and has good remove BOD,COD,SS and nutrients removal function ．Ensure the effluent can meet the sewage discharge standard ,make the rational use of water resources ．
Keyword: Sewage treatment plant,Technology design ,OD

目 录

1．概述……………………………………………………………..………..1
1．1．世界水资源现状………………………………………..…..………..1
1．2．中国水资源状况…………………………………………..…..………..1
1．3．水处理的必要性………………………………………..…..………..1
1．4．设计目的……………………………………………………..………..1
2．工艺流程的确定………………………………………………………2
2．1．城市污水处理现状和发展…………………………………2
2．1．1．目前存在的问题………………………………………..………..2
2．1．2．今后的发展趋势……………………………………………………3
2．2．污水处理工艺选择应遵循以下四条基本原则：……………………3
2．3．方案比选………………………………………………………………..3
2．3．1．普通活性污泥法……………………………………………………3
2．3．2．SBR 工艺…………………………………………………………4
2．3．3．氧化沟工艺…………………………………………………………5
2．4．污水处理工艺选择……………………………………………………6
2．5．污泥处理工艺…………………………………………………………9
2．5．1．污泥浓缩…………………………………………………………9
2．5．2．污泥脱水……………………………………………………………9
2．5．3．污泥利用和处置…………………………………………………10
2．6．工艺流程选择…………………………………………………………11
3．主要构筑物设计计算……………………………………………………11
3．1粗格栅………………………………………………………………..11
3．1．1．主要涉及参数……………………………………………………11
3．1．2．工艺尺寸…………………………………………………………11
3．1．3．水头损失…………………………………………………………12
3．1．4．渣量计算……………………………………………………………13
3．2．提升泵房………………………………………………………………13
3．2．1．水泵选择……………………………………………………………13
3．2．2．集水池………………………………………………………………14
3．2．3．泵位及安装…………………………………………………………14
3．3．细格栅………………………………………………………………..14
3．3．1．主要涉及参数……………………………………………………15
3．3．2．工艺尺寸……………………………………………………………15

3．3．3．水头损失………………………………………………15
3．3．4．渣量计算……………………………………………………………16
3．4．曝气沉砂池……………………………………………………………16
3．4．1．设计参数…………………………………………………………16
3．4．3．集砂量及排砂设备…………………………………………………17
3.4.2.沉砂池尺寸………………………………………………….………17
3．4．4．曝气系统…………………………………………………………..19
3．5．选择池………………………………………………………………..20
3．5．1．设计参数………………………………………………………..…20
3．5．2．设计计算………………………………………………………..…20
3．5．3．设备选型………………………………………………………..…20
3．6．Orbal 氧化沟………………………………………………………20
3．6．1．设计参数………………………………………………………..…20
3．6．2．设计计算………………………………………………………..…20
3．7．二沉池………………………………………………………………29
3．7．1．设计参数………………………………………………………..…29
3．7．2．主要尺寸计算…………………………………………………..…29
3．7．3．进水系统的计算………………………………………………..…30
3．7．4．出水部分的设计………………………………………………..…30
3．7．5．排泥部分设计………………………………………………..…30
3．7．6．设备选择……………………………………………………..…31
3．8．消毒……………………………………………………………..…32
3．8．1．消毒方法的选择……………………………………………..……32
3．8．2．接触池设计…………………………………………………..……32
3．8．3．加氯间……………………………………………………..……32
3．9．计量槽…………………………………………………………..……33
4．污泥处理系统…………………………………………………………33
4．1．污泥泵房……………………………………………………..……33
4．1．1．设计参数…………………………………………………..……33
4．1．2．污泥泵……………………………………………………..……33
4．1．3．集泥池……………………………………………………..……33
4．2．污泥浓缩池………………………………………………………34
4．2．1．设计参数…………………………………………………..……34
4．2．2．浓缩池尺寸……………………………………………..……34
4．3．贮泥池……………………………………………………35
4．3．1．贮泥池容积………………………………………..……35
4．3．2．贮泥池尺寸………………………………….….…35
4．3．3．搅拌设备……………………………………….….…35

4．4．脱水机房……………………………………………..……35
4．4．1．压滤机………………………………………………………..……35
5．平面布置………………………………………………….….……38
5．1平面布置原则……………………………………….….…….38
5．1．1．各处理单位构筑物的平面布置……………….……….……38
5．1．2．管、渠的平面布置……………………….…………...……38
5．1．3．辅助建筑物的平面布置………………….………….……38
5．1．4．厂区绿化………………………………………….………….……38
5．1．5．道路布置………………………………….………….……38
5．2．平面布置结果………………………………………….….……38
6．高程布置及计算……………………………………………..……39
6．1．高程布置…………………………………………………39
6．1．1．高程布置原则……………………………………………39
6．1．2．污水高程计算的水头损失包括：……………………………39
6．2．高程布置结果………………………………………………………42
结 论……………………………………………………...……….43
参考文献…………………………………………………………………..44
致 谢……………………………………………………………………45

1．概述
1．1．世界水资源现状

据水文地理学家的估算，地球上的水资源总量为13.8亿立方公里，其中97.5%是海水（13.45亿立方公里）。淡水只占2.5%，其中绝大部分为基地冰雪冰川和地下水，适宜人类享用的仅为0.01%。
20世纪50年代后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒入河流、湖泊和小溪，每升废水受到8升汞污染。
20世纪，世界人口增加了两倍，而人类而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，也将严重威胁人类生存。
水资源危机既阻碍世界可持续发展，也威胁着世界和平。全球水资源迅速恶化，“水危机”日趋严重。

1．2．中国水资源状况

中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平1/4、美国的1/5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一，扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，中国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布不均衡，到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅减低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，并且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。

1．3．水处理的必要性

随着科学技术的不断发展，环境问题越来越受到人们的普通关注，为保护环境，解决各类污水、废水对水体的污染以保护自然环境、自然生态系统，保证人们健康，这就需要建立有效的污水处理设施以解决这一问题，这不仅对现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众的健康水平的提高都有极为重要的意义。

1．4．设计目的

通过城市污水处理厂工艺的选择、设计，培养环境工程专业学生利用所学知识，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计与参数计算，主要设备包括格栅、提升泵、鼓风机、曝气器、污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、转盘曝气器、水下推进器、加药设备、消毒设备等，以及平面布置和高程计算。然后根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面图，高程图及各主要构筑物图。

2．工艺流程的确定

2．1．城市污水处理现状和发展

世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力得到提高，是人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程度的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。中国政府历来重视环保治理工作，紧挨的周总理曾提出了“全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人名”32字方针，历届政府提出根治还和三河三湖的治理的要求。由于世界各界政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工农业生产发展的步伐很快，特别是改革开放的20年乡镇企业的诞生是我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环境严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能只停留在各级政府的重视层面，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，改善我们的生活环境。为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力完成自己的责任。

2．1．1．目前存在的问题

（1） 污水处理厂建设资金的短缺；
（2） 污水处理厂运行经费不到位
（3） 进口设备的维修及设备备件的开发；
（4） 污水处理厂工艺选择有一阵风的现象，不结合本地区的世纪情况选热门工艺；
（5） 污水处理后的再生水得不到充分的利用；
（6） 污泥没有真正达到无害化，没有最终处置的途径；
（7） 污水处理厂大多没有除臭装置。

2．1．2．今后的发展趋势

（1） 经济发展与污水处理事业协调发展
（2） 扶植国美环保产业（污水处理行业）的发展
（3） 多方面筹资加速污水处理厂的建设，以最短的时间控制。治理已造成污染的水环境
（4） 加强污水处理工艺选择参谋机制，为各地区污水处理厂建设的工艺审查把关
（5） 政府应给予污水处理行业优惠的政策
（6） 再生水回用
（7） 污泥最终处置要向无害化、资源化方向迈进
（8） 建设环保型的污水处理厂

2.2.污水处理工艺选择应遵循以下四条基本原则：

（1） 处理工艺较成熟可靠，具有完整的工艺流程和合理、准确的工艺参数，处理后的出水水质能满足相应的排放标准；
（2） 抗污水冲击能力强、选择适应、调节能力强，出水水质稳定、可靠；
（3） 建设和运行费用也业主单位承受能力及相关要求向协调；
（4） 占地面积少、维修方便、操作管理简便。

2.3.方案比选

城市污水处理技术，可分为生物膜法和活性污泥法两类。从美国的情况看，2世纪70年代城市污水处理厂主要采用的时生物膜法，其中以生物滤池居多，70%以上的城市污水处理厂采用高负荷生物滤池，其原因主要是它的造价低、能耗小。后来由于出水标准的提高、生物滤池不能满足要求，逐步被活性污泥法所替代。但到80年代后期出现的TF/SC（高负荷生物滤池/固体接触法），其出水水质基本上可以结晶三级标准。同时BAF（曝气生物滤池）在欧洲研制成功，又说明新的膜生物法工艺不仅有膜法固有的优点，而且出水水质好。因此近年来国际上出现了重视膜法的新动向。目前从世界范围上讲，活性污泥法在城市污水处理厂建造上仍占主导地位，而我国长期以来城市污水处理几乎全部采用活性污泥法。
本次设计进水为典型的城市污水水质，处理规模为日处理量15万吨，属于中小型污水处理厂，出水水质要求达到《 城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。初步分析，因涉及到脱氮除磷，可采用的方案为普通活性污泥法、氧化沟工艺、SBR工艺，以下为各种方案优缺点的分析：

2.3.1.普通活性污泥法

普通活性污泥法功工艺是一种应用最广泛的污水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二沉池、曝气系统以及污泥回流系统等组成。污水经过初次沉淀池后，与二次沉淀池底回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与污水充分接触。污水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养物质，代替转为生物细胞，并氧化成为二氧化碳，非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物、而后才被代谢和利用，污水由此得到净化。净化后污水与活性污泥在二次沉淀池内进行泥水分离，上层清夜排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池、以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其剩余污泥由系统排出。其主要目的是降低污水中以BOD和COD等综合指标表示的好氧有机污染物质，但是，随着水体富营养化问题的日益严重，氮、磷等无机污染物的危害引起了人们的足够重视，使得脱氮除磷工艺应运而生，如A/0，A/A/O，氧化沟工艺、SBR工艺。

2.3.2.SBR 工艺

序批式活性污泥法的简称，是近年来在国内引起广泛重视和研究应用的活性污泥运行方式，具有一系列传统活性污泥法的优点。SBR实际上时最早出现的活性污泥法，早期局限于实验研究阶段，但近10年来，由于自动控制、生物选择器、机械制造方面的技术突破才使得这一工艺真正应用于生产实践，目前该工艺的应用正在我国逐步兴起。
它是一个完整的操作过程，包括进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置5个阶段。
：

图2.3.2 SBR典型工艺流程图
SBR工艺的优点：
（1） 工艺流程简单，生物反应和沉淀池在一个构筑物内完成，节省占地，土建造价低；
（2） 运行方式灵活，可根据不同的处理要求，通过调节不同的控制手段，来达到净化处理的目的；
（3） 耐冲击负荷大，处理有毒或高浓度有机废水的能力强；
（4） 污泥沉降性好，不易发生污泥膨胀；
（5） 对有机物和氮的去除效果好。
SBR工艺的缺点：
（1） 对脱氮除磷处理要求而言，传统SBR工艺的基本运行方式虽充分考虑了进水基质浓度及有害物质对处理效果的影响而采用了灵活的进水方式，氮由于这种考虑与脱氮或除磷所需要的环境条件相悖，因而在实际运行中往往削弱脱氮除磷的效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放；对脱氮而言，则将影响硝化态氮的反硝化作用而影响脱氮效果；
（2） 容积利用率较低，控制设备较复杂，运行维护要求高，现阶段的自动化水平难以达到要求，出水水质不理想；
（3） 流量不均匀，出水水头损失大，与后续处理工段协调困难；
（4） 缺乏适合SBR特点的使用设计方法、规范、经验和知识；
（5） 不宜大规模化，SBR单池面积不宜过大，池数不宜过多；
（6） 每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，造价高。

2．3．3．氧化沟工艺

因其构建物呈封闭沟渠而得名，又称“循环曝气池”，污水和污泥的混合液在环状曝气渠道中循环流动，属于活性污泥法的一种变形，能够推荐哦那个是实现有机物氧化、氮硝化。目前常用的几种氧化沟有Carrousel氧化沟，Orbal氧化沟，DE氧化沟等。在我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺。
典型工艺流程图：

图2．3．3氧化沟工艺流程图
与其他生物处理工艺相比，氧化沟具有以下技术经济方面的特点：
（1）工艺流程简单 首先氧化沟不要求设置初沉池，因为氧化沟的水力停留时间和污泥龄比一般的生物处理法长得多，悬浮状有机物可以在曝气池中与溶解性有机物同时得到较彻底的降解。其次，排出的剩余污泥已经达到高度稳定，不需要进行厌氧消化处理，从而省去了污泥消化池。
（2）构造形式多样化 氧化沟最根本的和与众不同的是，它采用循环流动的曝气池。基本形式的氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形（如传统的DE氧化沟），而沟渠可以呈圆形和椭圆形等，可以是单沟系统和多沟系统；多沟系统可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠（如T型氧化沟），也可以是一组同心的互相连通的环形沟渠（如Orbal氧化沟）；有与二次沉淀池分建的氧化沟，也有合建的氧化沟，合建的氧化沟又有体内式船型沉淀池和体外式侧沟式沉淀池（如一体式氧化沟）。多种多样的构造形式赋予了氧化沟灵活机动的运行性能，使它可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行，并且组合其他工艺单元，以满足不同的出水水质要求。
（3）氧化沟曝气设备的多样性 常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器、射流曝气装置和微孔曝气装置等，不同的曝气装置产生了不同的氧化沟形式。与其他活性污泥法不同的是氧化沟的曝气装置只是在沟渠的某一处或几处安装，数目按处理厂规模、原污水水质及氧化沟构造决定。
（4）具有推流式流态的某些特征 氧化沟的流态从整体上是完全混合的，但局部由于其流速较大有推流特性，这样带来的好处之一是经过曝气器的污水在六道出水堰的过程中会形成良好的混合液生物絮凝体，絮凝体可以提高二沉池内的污泥沉降速度及澄清效果；另外，氧化沟的推流特性对实现脱氮除磷也是极其重要的。通过对系统合理的设计与控制，也有利于克服断流现象和提高缓冲能力。
（5）氧化沟具有明显的溶解氧梯度，特别适合消化—反硝化反应。氧化沟曝气设备定位分区布置，结合完全混合和推流式反应器特征，沟内沿水流方向存在溶解氧浓度梯度，存在曝气区、需氧积累区和缺氧区，可以按要求实现消化—反硝化反应，不过为了提供碳源需要把进水点设在缺氧区前，因为反硝化反应要求有充足的碳源，并有助于减少反硝化区的容积。
（6）耐冲击负荷强 氧化沟一般在延时曝气条件下使用，水和固体停留时间长，固体总量多，因而能对进水水质的冲击有一定的缓冲作用，又因为氧化沟内循环量高于进水流量的十几倍甚至上百倍，使其产生较大的稀释能力，当收到水质水量波动的冲击或有毒物质的影响时能迅速稀释，所以氧化沟有很强的耐冲击负荷能力。
（7）处理效果好，运行稳定 氧化沟的污泥总量比普通曝气池高10~30倍，在供氧充足的情况下，氧化沟中的污水被完全净化，处理效果好。氧化沟即使在严冬季节运行，出水仍能达到排放标准，只要BOD5负荷不超过0.16kg/（kgMLSS▪d），就可以得到高质量的出水，其出水BOD5平均含量在20mg以下，而普通曝气池的污泥负荷率一般是0.3~0.7 kg BOD5/（kgMLSS▪d）。
（8）适用范围广 氧化沟不仅能够处理生活污水，还能处理工业废水；不仅能用于温暖地区，还能用于寒冷地区。
（9）基建费用和运行费用较低 美国EPA在对氧化沟和其他生物处理方法的运行效果进行比较的同时，也比较分析了基建投资和运行费用（见表1，以相对值表示）。
表1 氧化沟和其他生物处理法基建费用投资和运行费用对比
要求脱氮的污水处理流程
基建费用
运行费用
3785 m3/d
18925m3/d
3785m3/d
18925m3/d
传统活性污泥法
100
100
100
100
氧化沟工艺
83
78
83
93
SBR工艺
78
81
83
93

比较结果说明，当初立场的规模分别为3785m3/d和18928m3/d时，氧化沟工艺的基建投资分别为传统活性污泥法的83%和78%。当处理厂的规模较小时，其他运行费用也较省。
当要求在生物处理中进行硝化时，氧化沟一半不需要增加很多投资和运行费用，而其他生物处理法则需要增加很多投资和运行费用。当处理厂规模较大时，氧化沟所需的运行费用比一半活性污泥法略高。因此，针对中、小型污水处理厂氧化沟工艺就清楚地显示出其优越性。

2.4.污水处理工艺选择

无论何种规模的处理厂，在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一个基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。
本次设计处理规模为15万m3/d，属于中型污水处理厂，主要为生活污水，当地一年四季温差较明显，水量波动较大，鉴于以上特点，优先选择氧化沟工艺。
Carrousel、Orbal、DE氧化沟优缺点分析：
（1）Carrousel氧化沟
与传统的氧化沟不同，Carrousel氧化沟主要采用特殊设计的立式低速表曝机作为主要设备。表曝机的泵作用（即水利替身作用）可以保证足够的混合液渠道在曝气区，混合液与原水得到彻底混合。
由于采用特殊设计的立式曝气机，Carrousel氧化沟具有以下特点：
① 保持和充分发挥了氧化沟特有的耐冲击负荷的能力。Carrousel氧化沟的沟型不但可以防止短流，而且还通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷能力。
②其推流式模型的某些特征，混合液在流到出水堰时会形成良好的混合液生物絮凝体，可以提高二沉池内的污泥沉降速度及澄清效果。通过对Carrousel系统表曝机的设计与控制，曝气区末端的溶解氧可以减少到最低程度，有效地防止了前置缺氧池过量的问题，可以取得良好的反硝化效果。
③ Carrousel氧化沟的曝气设备单机容量大，设备数量少，在不适用任何辅助推进器的情况下氧化沟沟深可以达到4.5m。沟深加大可达到5m以上，其烟花沟占地面积肩上。Carrousel系统设备的管理维护工作量很小。
④ Carrousel表曝机实际上是局部区域工作，其局部动力密度非常高（约为105~158kW/1000m3），传氧效率也高。
（2）Orbal氧化沟
Orbal氧化沟为多环反应器系统，通常由三个同心的沟渠串联组成，沟渠呈圆形或椭圆形。污水从外渠道进入，然后流入中渠道，崽经内渠道后由中心岛流出。每一条渠道都是一个完全混合的反应池，整个系统相当于若干个完全混合反应池串联在一起。

图2-4.1 Orbal氧化沟示意图

　　Orbal氧化沟多采用曝气转盘（碟），水深3~3.6m，需要时也可达到4.5m，去到中污水流速0.3~0.9m/s，具有脱氮功能的Orbal氧化沟由三条渠道组成，按延时曝气模式运行。污水从外沟道进入氧