城市污水处理厂一般采用好氧生物处理法,其中活性污泥法应用较为普遍,氧化沟工艺是传统活性污泥法的改良。由于氧化沟工艺运行稳定、处理设施简便、出水水质优良、具有抗冲击负荷能力等技术特点。氧化沟工艺已成为许多中小型城市污水处理厂的首选工艺,在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。改良型Carrousel氧化沟在传统Carrousel氧化沟工艺前端增设了厌氧区和缺氧区,使得其具有更佳的脱氮除磷效果。氧化沟中的曝气设备在污水生物处理过程中具有关键作用,溶解氧浓度将影响污水处理效果,因此适宜曝气工况的确定极为重要。本文以重庆某改良型Carrousel氧化沟污水处理厂为研究对象,对污水处理厂初期运行阶段的进水水量水质、曝气工况及相应的污水处理效果进行了分析;在污水处理厂中期运行阶段进行了现场试验,研究探讨了不同曝气工况对污水处理效果的影响,确定了中期运行阶段的适宜曝气工况;并在分析初期和中期曝气情况的基础上,对污水处理厂满负荷运行期的曝气工况提出了建议。主要研究成果如下:污水处理厂初期运行阶段进水水量少、污水中污染物浓度较设计值低;当进水水量为201m³/d³80m³/d时,开启1台曝气机、曝气时间5h左右,污水处理厂出水达标;经计算发现,实际运行的曝气时间高于理论曝气时间,该曝气系统存在曝气时间延长、能耗偏高的问题。污水处理厂中期运行阶段不同曝气工况的运行试验结果表明:五种曝气工况下氧化沟中溶解氧浓度的分布有明显差异,污水处理效果差异也大。工况一至工况五,0.5m水深氧化沟好氧区各断面测试点溶解氧的平均值分别为0.13mg/L、0.21mg/L、0.6mg/L、1.05mg/L和1.47mg/L;2m水深氧化沟好氧区各断面测试点溶解氧的平均值分别为0.04mg/L、0.08mg/L、0.47mg/L、0.8mg/L和1.24mg/L;3.5m水深氧化沟好氧区各断面测试点溶解氧的平均值分别为0.03mg/L、0.06mg/L、0.36mg/L、0.65mg/L和0.91mg/L。氧化沟上层溶解氧浓度的波动较为剧烈,而氧化沟底部由于距曝气机位置相对较远,溶解氧浓度受曝气机的影响较上层小。从污水处理厂中期运行阶段现场试验的污水处理效果来看,工况一至工况五氧化沟内溶解氧浓度提升,其污水处理效果也相应提高。在开启2台曝气机的工况下,工况二氧化沟好氧区各断面的溶解氧浓度略高于工况一,工况二的污水处理效果较工况一略好,但出水COD、NH4₊^-N、TN和TP均不达标。在开启3台曝气机的工况下,工况三条件下的出水COD和TP浓度已达标、但NH4₊^-N和TN浓度不达标。工况四和工况五污水处理效果好,出水COD、TP、NH4₊^-N和TN均能达标。氧化沟溶解氧浓度对NH4₊^-N和TN的去除影响较大,而对COD和TP的去除影响略小。由污水处理厂中期运行阶段试验确定,在中期运行阶段进水水量为3500m³左右,进水COD浓度为200mg/L²50mg/L,NH4₊^-N为16mg/L³0mg/L,TN为25mg/L⁴3mg/L,TP为1mg/L⁴mg/L范围时,工况四为中期运行阶段的适宜曝气工况。工况四相对于工况五,污水处理能耗可减少0.04kW·h/m³。经检测、计算,确定了污水厂曝气设备的充氧能力存在问题,现有曝气设备已不能满足污水厂满负荷运行阶段污水处理需氧量的要求。建议污水处理厂马上更换曝气设备。若采用中期运行阶段工况四的运行模式,应至少选择3台充氧量在14.2kgO₂/h以上的倒伞型表面曝气机;若从设备维护和检修方便的角度考虑,2台开启、1台备用,则污水处理厂满负荷运行阶段选用充氧量在17.7kgO₂/h以上的倒伞型表面曝气机较为适宜。若现有曝气设备来不及更换则可考虑在氧化沟每台曝气机的下游位置处,分别增设3台充氧量在3.8kgO₂/h以上的曝气器。而从优化新型曝气设备角度出发,提出了扩大叶轮直径、增加叶片数量和添加叶轮三种方案,曝气设备的优化改进有待于进一步完善。