为了寻求一种更好地适用于我国中小城市污水处理的工艺,本文针对我国目前中小城市污水处理的现状和技术特点,提出了基于一体化氧化沟的单池分区优化研究的技术路线。首先在工艺流程上确定了厌氧区——缺氧区——一体化氧化沟的全新组合方式,然后从单池分区优化的思想出发,对之进行了物质优化、节能优化和关键设备优化等三个方面的试验研究和理论研究。本文第二章从对F/M的理论分析出发,提出了在原有一体化氧化沟参数水平上适当地提高污泥负荷来实现提高除磷能力,使出水COD、TN、TP等指标全面达标的设想,通过模型试验证明这样的设想使切实可行的。本试验水质条件下,单池系统的F/M取0.23kgCODcr/(kg MLSS*d)能实现全面达标,同时污泥的沉淀性能也得到了优化;从活性污泥法DO问题分析出发,论述了对于低负荷活性污泥法而言,由于HRT取得比较大同时低负荷下硝化反应进行地更彻底的原因,单池系统将DO值取低一些是允许的。 理论上单池系统好氧区DO取1.2mg/l即可满足硝化反应要求,此时曝气能量的投入比DO取2.0mg/l时节能20%;本文第三章分析了单池分区优化系统的节能优化的可能性。在曝气系统的选择上,比较分析了微孔曝气系统和表面曝气系统,提出了如何提高微孔曝气和表面曝气系统的可调节性能的一些措施。在运行方式与节能问题方面,分析了单池系统的可调性,指出了系统进水分配比、好氧区至缺氧区的混合液回流量、系统固液分离器出水堰的高度可以作为主要的调节参数并分析了具体的调节方法。在关键设备优化问题上,主要讨论了固液分离器。首先着眼于剩余生物生物量的排出方式,分析了现有的固液分离器、二沉池系统以及Garrett工艺不同的处理方式,指出了这些排出方式各自的优缺点;其次,从基础的沉淀理论出发分析了污泥颗粒在固液分离器内这种动态分离环境中的沉淀规律,指出了在具有向上流速的固液分离器中的沉淀与普通二沉池之间的存在一定差别;最后提出了自己关于固液分离器的优化方案。