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随着社会的飞速发展,城镇化不断扩大,水体污染问题日益凸出,氮、磷元素的超量排放引发了水体富营养化问题,引起了社会的高度关注。污水厂因采用工艺不合适,不仅脱氮除磷效果不理想,而且还造成能耗大量浪费。强化污水厂的脱氮除磷工艺,对控制富营养化及改善水环境具有重要意义。氧化沟具有占地面积少、工艺简单等特点,分区曝气可以形成不同的溶解氧环境,为微生物提供良好的脱氮除磷条件。通过对不同分区曝气的研究,能够对氧化沟运行情况进行优化,达到节能的目的。本课题在氧化沟中试装置的基础上,通过试验,在水深0.6m,外回流比为100%情况下,研究三种分区下的最佳工况,并对各分区处理效果进行对比,得到最佳分区。并研究了最佳分区下冬季运行效果,采取了相应的改进措施。在研究完宏观的试验后,又进行了污水厂的活性污泥微观的研究,检测了污泥内部的各指标变化情况以及微生物种群结构,比较全方面地对氧化沟污水处理进行了研究。主要结果为:AO分区的最佳工况是水力停留时间为10h,溶解氧浓度为1.5mg/L,SS、COD、NH3-N、TN、TP出水浓度分别是17.2mg/L、51.2mg/L、4.2mg/L、14.8mg/L、1.3mg/L,总磷出水可以通过化学除磷解决。A2O分区的最佳工况是水力停留时间为12h,溶解氧浓度为2.5mg/L,SS、COD、NH3-N、TN、TP出水浓度分别是15.5mg/L、44.2mg/L、7.3mg/L、19.7mg/L、1.8mg/L,总磷同样可以通过化学除磷解决。3级AO分区的最佳工况是水力停留时间为12h,溶解氧浓度为1.5mg/L,NH3-N、TN、TP出水浓度是3.6mg/L、14.3mg/L、0.8mg/L。经比较,3级AO分区为各指标出水均能够稳定达标,出水效果优于其他分区,因此3级AO分区为最佳分区,最优工况是水力停留时间为12h,溶解氧浓度为1.5mg/L。对最佳分区进行了沿程溶解氧的监测,取样点在垂直方向距离水面0.1m、0.5m、0.8m,厌氧区的溶解氧在0.10.2mg/L,各级缺氧区的溶解氧在0.40.6mg/L,各级好氧区的溶解氧在1.41.6mg/L,保证了各区的厌氧释磷,硝化反应和反硝化反应的进行。在最佳分区下,夏季NH4+-N、TN、TP出水浓度分别是3.8mg/L、15.3mg/L、0.8mg/L,冬季NH4+-N、TN、TP出水浓度分别是7.4mg/L、18.9mg/L、1.1mg/L。冬季出水效果较夏季差,因此将污泥浓度从3000mg/L提高到4000mg/L,好氧区溶解氧从1.5mg/L提高到2.0mg/L,经这种措施改造后,NH4+-N、TN、TP出水浓度分别是6.5mg/L、17.2mg/L、0.8mg/L,改善效果明显,对污水厂冬季运行可以起到借鉴作用。进行完宏观的试验后,对氧化沟的缺氧池和好氧池污泥进行了微环境和细菌种群结构的研究,监测了污泥内部的DO、NH4+-N、NO3--N、NO2--N变化情况,结果是几乎没有多大变化,该工艺脱氮过程主要通过拟杆菌门、硝化杆菌门、变形杆菌门等门类的兼性细菌共同作用来完成,整个工艺的脱氮机制为全程硝化反硝化途径。