氧化沟

不仅各国环境保护机构非常重视，而且世界卫生 组织(WH0)也非常重视。在美国已建成的污水处理厂 有几百座，欧洲已有上千座。在我国，氧化沟技术的 研究和工程实践始于上一世纪70年代，氧化沟工艺以 其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的首 选工艺。 氧化沟工艺自诞生以来，其发展过程可分为四个 阶段：
我国近10年来在研究和推广应用氧化沟技术方
面也有了很迅速的发展。据不完全统计，目前已有 10余座大型氧化沟污水厂在运行中，其中邯郸市东 污水厂处理能力(第一期)为66,000 m3/d；昆明市第 一污水厂处理能力为55,000 m3/d；桂林市东区污水
厂处理能力为40,000 m3/d；金山水质净化总厂的三
槽式氧化沟处理能力已经达到138,800m3/d；另外，
有一些小型氧化沟，处理能力为200 ~ 1000 m3/d不
等，主要用于小区及工业废水的处理。
4. 第四代的氧化沟——曝气净化与污泥的沉淀分离 一体化 80年代初期，美国最早提出将二沉淀池直接设置 在氧化沟中的一体氧化沟概念，在短短的十几年中， 这一概念在实际中得到迅速发展和应用，并显示出极 为广阔的前景。所谓一体化氧化沟，就是充分利用氧 化沟较大的容积和水面，在不影响氧化沟正常运行的 情况下，通过改进氧化沟部分区域的结构或在沟内设 置一定的装置，使污水分离过程在氧化沟内完成。美 国环境保护局将这一技术称之谓革新即可选择的（ I/A） 技术。
氧化沟(Oxidation Ditch)污水处理的整个过程如 进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧 化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二 次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐 扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的 微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设 置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。
氧化沟工艺
氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封 闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性 污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水 渗入其中得到净化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝 土建成的，而是加以护坡处理的土沟渠，是间歇进水 间歇曝气的，从这一点上来说，氧化沟最早是以序批 方式处理污水的技术。
昆明第一污水处理厂 该厂于1991年投产以来，大部分出水指标均能 达到设计要求，且磷的去除效果十分理想，出水TP 能维持在0.5mg/L以下，去除率稳定在90%左右。 效果较差、且不稳定的是TN指标。 运行中主要存在的问题是氧化沟流速不够，推 动力不能满足需要，使得氧化沟中存在污泥沉淀现 象，有时甚至比较严重。再则是氧化沟中供氧不足， 这是造成NH4+-N硝化不好、总氮去除效果差的主要 原因。
COD SS (mg/L) (mg/L) 360 200 30 10
TN (mg/L) 30 10
TP (mg/L) － 0.5 ~ 1
工程实例－昆明第一污水处理厂
设计运行参数为： 混合液浓度：4 g/L 污泥负荷：0.05 kgBOD5/kgMLSSd 污泥产率：0.65 kgMLSS／kgBOD5 回流污泥浓度：8g/L 污泥回流比：100% 污泥龄：＞30d 流速：0.3 m/s
• Carousel氧化沟的表面曝气机单机功率大，其水 深可达5m以上，使氧化沟占地面积减少，土建费 用降低。 • 由于曝气机周围的局部区域能量强度比传统活性 污泥曝气池中的强度高得多，使得氧的转移效率 大大提高，平均传氧效率达到至少2.1kg/kw· h。
因此，Carrousel氧化沟具有极强的混合搅拌 耐冲击能力。当有机负荷较低时，可以停止某些 曝气器的运行，在保证水流搅拌混合循环流动的 前提下，节约能量消耗。
氧化沟(Oxidation Ditch)是本世纪50年代由荷兰 工程师发明的一种新型活性污泥法。 1954年荷兰建成了世界上第一座氧化沟污水处理 厂，其原型为一个环状跑道式的斜坡池壁的间歇运 行反应池，白天用作曝气池，晚上用作沉淀池，其 生化需氧量(BOD)去除率可达97%，由于其结构简单， 处理效果好，从而引起了世界各国广泛的兴趣和关 注。
最初的氧化沟主要用于去除水中的BOD和 COD，以满足污水的排放标准。随着水体富营养化
问题的出现，许多国家都开始控制进入水体中的氮
和磷的排放量，并制定了较为严格的污水处理厂出
水中氮和磷的排放标准。一些不仅能去除污水中的
BOD和COD，而且兼具有生物脱氮除磷功能的氧化 沟应运而生，这就是第二代氧化沟。
3.第三代氧化沟——多样性发展 随着氧化沟技术的发展，人们从不同的角度对氧 化沟作了深入细致的研究，出现了许多种新型的氧化 沟，如： •DHV公司的Carrousel 2000型、Carrousel Dlenit 型、DHV—EIMCO Carrousel氧化沟 •丹麦Kruger公司的双沟、三沟式氧化沟 •德国Passavant公司使用Mammoth Rotor的深型 氧化沟 •美国Envirex公司的Orbal多环型氧化沟
历史与现状
自1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以 来，氧化沟在欧洲、北美、南非及澳大利亚得到了 迅速的推广应用，其工艺和构造也有了很大的发展 和进步，处理能力不断地提高，已经建成规模为 650,000m3/d的大型的以氧化沟为主要工艺的污水处 理厂；同时处理范围不断地扩大，不仅能处理生活 污水，也能处理工业废水，而且在脱氮除磷方面表 现了极好的性能。
这一阶段的氧化沟进一步考虑到了利用氧化沟进 行除磷脱氮处理，许多新的概念被提出来，产生了许 多新的设计方法。在这一时期，氧化沟出现不只是延 时曝气低负荷系统，还出现了所谓“高负荷氧化沟”、 “要求硝化的氧化沟”、“要求硝化反硝化及除磷的 氧化沟”及“要求污泥稳定的氧化沟”等，还有许多 的新的沟型出现。
Carrousel氧化沟的发展
为了满足越来越严格的水质排放标准， Carrousel氧化沟在原有的基础上开发出了许多新 的设计，实现了新的功能。这些新的Carrousel氧 化沟在提高处理效率、降低运行能耗、改进活性 污泥性能和生物脱氮除磷方面成为新沟型。 主要包括:
• 单级标准Carrousel工艺和变形；
氧化沟的形式
氧化沟根据其构造和运行特征，并根据 不同的发明者和专利情况可分为不同的类 型。以下介绍几种常用的典型的氧化沟系 统。 • Carrousel氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟图
1一出水堰：2一曝气器
Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟是60年代末由荷兰DHV公司
研制成功的，当时开发这一工艺的主要目的是寻
工作特性分析
如果着眼于整体，可以认为氧化沟是一个完全混
合池，其中的污水水质几近一致，它因此可以处理高
浓度有机废水，能够承受水量和水质的冲击负荷。
• 如果着眼于氧化沟中的某一段，就可以发现某些推流 式的特征。这种水流搅动情况和溶解氧浓度沿池长变 化的特征，十分有利于活性污泥的生物凝聚作用，且 可以利用来进行硝化、反硝化作用以及吸磷、释磷作
1.第一代氧化沟——Pasveer氧化沟 Pasveer氧化沟当时用来处理村镇的污水，服务 人口只有340人。这是一种间歇流的处理厂，它把常 规处理系统的四个主要内容合并在一个沟中完成，白 天进水曝气，夜间用作沉淀池，BOD5的去除率达到 97%左右。 采用卧式表面曝气机曝气及推流，每隔一段时间， Pasveer氧化沟的曝气机就需停下来，使沟内的污泥 沉淀，排出处理后的出水。第一代氧化沟沟深1～ 2.5m，为了达到连续运行，Pasveer氧化沟发展的多 种形式，设置了二沉池。这一阶段的氧化沟主要是延 时曝气系统。
卡鲁塞尔BarDNP系统是在Carrousel2000下游
增设了第二缺氧池及再曝气池，达到了更高程度 的脱氮。
Carrousel氧化沟的发展
目前，一种最新型的Carrousel氧化沟系统诞 生在荷兰的Dukh城西部的Leidsche Rijn，其主要
特点是比普通Carrousel氧化沟深，达到7.5m，独
出水堰
氧化沟工艺的演变图
工作特性分析
根据A/O和A2/O生物脱氮除磷的工艺原理，人们
发现改变氧化沟的构造和操作方式就可以在其中形
成与A/O和A2/O工艺类似的环境，从而使其实现脱
氮除磷的目的。这是因为氧化沟具有其特殊的水流
混合特性，它界于推流式和完全混合式之间，或者 说基本上是完全混合式，同时又具有推流式的某些 特征。
一体化氧化沟由于其中沉淀区结构形式及运行方 式不同，有多种型式，例如： 1）带沟内分离器的一体化氧化沟（BMTS式） 2）船形一体化氧化沟 3）侧沟或中心岛式一体化氧化沟（中国） 4）交替曝气式氧化沟
单沟式
AE型
图例 氧化沟
双沟式
DE型 (BioD N)
沉淀池
厌氧池 转刷
三沟式 DE型 (BioD NP )
2.第二代氧化沟——规模型和用于处理工业废水 氧化沟因其简易、运行管理方便等优点，自60年 代以来其数量和规模不断增长和扩大。处理对象也从 处理生活污水发展到既能处理城市污水又能处理工业 废水。这期间，有相当多的工业废水也相继采用氧化 沟技术进行处理的工程范例。 新一代氧化沟由于采用直径1米的曝气刷 （Mammoth Rotor系由Passavant公司生产）和立式 曝气器（DHV公司），使氧化沟的沟深逐步扩大。 使用Mammoth Rotor沟深可达3.5m，沟宽可达20m。 而使用立式曝气器的氧化沟，后来称为Carrousel氧 化沟，沟深可达4.5m。这一阶段的氧化沟考虑到了 硝化和反硝化。
特的圆形缠绕式设计降低了建设成本和减少了污 水厂土地占用。但随着对环境要求严格，去除污 染物目标的增加，氧化沟工艺流程也变得越来越 复杂，增加了应用的局限性。
工程实例－昆明第一污水处理厂
昆明第一污水处理厂采用了Carrousel/BarDNP 氧化沟，其主要设计指标如表所示。
项目 百度文库水 出水
BOD5 (mg/L) 180 15
氧化沟技术由于具有以上的潜质和灵活机动性， 因而越来越受到各国环保专家和环保工作者的重 视，不仅在欧洲得到了相当程度的普及，也受到 了美国等国家的欢迎。美国环保局(EPA)曾对氧 化沟系统及其它生物处理系统的基建费用和运行 费用进行了比较，其报告结论是：“氧化沟能够 通过最低限度的操作，稳定地达到BOD5和TSS 去除率的要求。同时，成本数据……表明，在 379m3/d ~ 3,7850m3/d的流量范围内，氧 化沟比其他技术更经济有效。”
• Carrousel DN/Carrousel2000工艺；
• 新型的四段、五段Carrousel/BardenPho工艺系统。
Carrousel氧化沟的发展
Carrousel2000是一种反硝化脱氮工艺，其突出 的优点是可实现硝化液的高回流比，达到较高程 度的脱氮率，同时无需任何回流提升动力。
求一种渠道更深、效率更高和机械性能更好的系
统设备，来改善和弥补当时流行的转刷式氧化沟
的技术弱点。
技术特征
这是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥 混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。
卡鲁赛尔 (Carrousel)氧化沟采用垂直安装的 低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同 一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气 器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚， 还使活性污泥易于沉淀。其BOD5去除率可达 95%—99%，脱氮效率约为90%，除磷效率约为 50%。
工艺特点
• 采用的机械设备少，运行管理十分方便，不要求 具有高技术水平的管理人员； • 对高浓度工业废水有很大的稀释能力，能承受水 量、水质的冲击负荷，消除其对活性污泥细菌的 抑制作用，而且对其中含有的不易降解的有机物 也有较好的处理效果； • 氧化沟污泥生成量少，且已在氧化沟中得到好氧 稳定，不需要设污泥消化池，因而使得污泥后处 理大大简化，节省运行费用，且便于管理； • 当需要进行脱氮除磷处理时，氧化沟的能耗和运 行费用较传统的处理流程低。
用，以达到生物脱氮除磷的效果。
工艺特点
生产实践和试验研究表明，氧化沟污水 处理技术的主要优点是： • 处理流程简单，构筑物少，一般情况下可 不建初沉池和污泥消化池，某些条件下还 可以不建二沉池和污泥回流系统，因此基 建费用较省； • 处理效果好且稳定可靠，出水水质不仅可 满足BOD5和SS的排放标准，且可实现脱氮、 除磷等深度处理的要求；