氧化沟处理工艺类型、特点及其在污水处理厂中的应用

氧化沟处理工艺类型、特点及其在污水处理

厂中的应用

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【摘要】结合污水处理厂的工艺流程, 介绍在城市污水处理厂中氧化沟工艺结构、原理及运行特点, 分析

运行情况及效果。

【关键词】氧化沟；工艺特点；实际应用

氧化沟（oxidation ditch）又名氧化渠，实际上它是活性污泥的一种变型。因为污水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动，有人称其为“循环曝气池”、“无终端的曝气系统”。氧化沟的主要类型有卡鲁塞尔型（Carroussel）、奥贝尔型（Orbal）、一体化氧化沟（Integrated oxidationditch）、交替式工作型。

近年来，随着水资源的日益匮乏、水污染形势的严峻、人类环保意识的增强及我国水质标准和法规的日趋严格。对于大多数中小城市来说，城市污水的治理成为财政负担。所以，低投资成本、低操作要求、低能耗的污水处理技术倍受青睐，而在众多工艺中氧化沟污水处理技术是国内外专家优先推荐的污水处理技术。因此，为了满足更高的水质标准要求，对氧化沟工艺技术及其应用情况进行深入的了解是十分必要的。

1.氧化沟工艺

1.1工艺原理

氧化沟工艺是一种利用循环式混合曝气沟渠来处理污水的简易污水处理技术。通常采用延时曝气，连续进出水，不需设初沉池。另外，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需专门设置污泥消化池，大大简化了处理设施。其曝气池呈封闭的环形沟渠形，池体狭长，曝气装置多采用表面曝气器。污水和活性污泥的混合液通过曝气装置特定的定位布置而产生曝气和推动，在闭合渠道内做不停的循环流动，污泥在推流作用下呈悬浮状态，得以与污水充分混合、接触，最后通过二沉池或固液分离器进行泥水分离，使污水得到净化。

1.2工艺类型

1.2.1 Carrousel 氧化沟工艺

普通Carrousel 氧化沟，主要使用立式低速表曝机，曝气机安装在沟的一端，形成了

靠近曝气机下游的好氧区和上游的缺氧区，有利于生物体絮凝，同时又使活性污泥易于沉降。其设计有效水深一般为4.0～4.5m，沟中的流速约为0.3m/s，BOD5 的去除率可达95％～99％，COD 降解率达90%～95%，脱氮效率约90％，除磷效率约60％。

1.2.2Orbal氧化沟工艺

Orbal 氧化沟一般由3 个同心椭圆形沟道组成，由外向内依次为第一沟、第二沟、第三沟。污水从第一沟进入、通过水下输入口连续地从一条沟进入，下一条沟，每一条沟都是一个闭路连续循环的完全混合反应器，每沟中的水流在排出之前，污水及污泥在沟内绕了数百圈的循环后再流入下一沟，最后，污水由第三沟流入二沉池进行固液分离，回流污泥由二沉池回流至第一沟。Orbal 氧化沟的总能耗较低，出水水质好且稳定，能较好地避免二沉池污泥流失，并有利于有机物的去除，减少污泥膨胀现象的发生。

1.2.3一体化氧化沟工艺。

一体化氧化沟集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流为一体，无需单独建造二沉池。此工艺将曝气净化与固液分离操作放在同在一个构筑物中完成，使污泥自动回流，连续运行，设备和池容利用率达到100%。根据沉淀器置于氧化沟的部位进行区分, 一体化氧化沟可分为三类:沟内式、侧沟式和中心岛式。一体化氧化沟具有以下主要工艺特点:①工艺流程短，构筑物和设备少，污泥自动回流，投资省、能耗低、占地少、管理简便；②处理效果稳定可靠，硝化和脱氮作用明显；③剩余污泥量少且不需消化，性质稳定，易脱水；④造价低，运行管理费用少；⑤固液分离效率好且池容小，能使整个系统在较大的流量和浓度范围内稳定运行；

⑥污泥回流及时，减少了污泥膨胀发生的可能性。

2.氧化沟工艺的技术特点

氧化沟工艺与一般的活性污泥法工艺相比有其独特的技术性能特征，主要表现在以下几个方面：

1）氧化沟兼具完全混合和推流的特征。在长期内呈现完全混合特征，而在短期内则呈现推流特征，这种独特的反应器水流特征有利于克服短流现象和提高氧化沟的缓冲能力；2）氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度。由于曝气设备的定位分区布置，使沟内沿水流方向存在明显的溶解氧浓度梯度，使沟内同时具有好氧区和缺氧区，呈现出好氧区和缺氧区的交替变化，从而实现了脱氮除磷；

3）氧化沟具有高能区和低能区两个能量区。在装置曝气设备附近处呈现高能区，有利于氧的转移和液体的充分混合；在环流的低能区，增加了污泥絮凝的机会，使污泥呈现出良好的悬浮状态；

4）曝气和推流混合的分离，提高了氧化沟运行的灵活性；水下推动器的使用，使曝气和推流混合分离开来。这些不仅解决了曝气设备很难同时满足曝气量控制和推流速度大小要求的矛盾，而且还大大增加了氧化沟的沟深，从而构造出了更好的脱氮除磷环境，提高了氧化沟的处理性能和运行的灵活性；

5）氧化沟的HRT 和SRT 均较长，一般情况下，HRT 为8～40h，SRT 为10～30d，而硝化

菌的世代周期大于10d，因此，较长的污泥龄有利于硝化菌的繁殖和生存，使氨氮转化率高,去除效果好。

2.氧化沟在污水处理厂中的应用

2.1工艺流程

图1.污水处理厂工艺流程

污水处理厂处理设施主要包括预处理单元、生物处理单元。

2.1.1预处理单元

按照处理工艺顺序预处理单元依次粗格栅、进水泵房、细格栅和沉砂池。

2.1.2生物处理单元

生物处理单元依次包括厌氧池、氧化沟、二沉池。

氧化沟是处理工艺的核心部分，采用了连续式反应池原理，将碳源代谢、硝化、反硝化等一系列生物化学反应过程集中在一个闭合系统内连续进行。从氧化沟的水流特性看，它同时具备了混合式和推流式反应器特点。混合液经厌氧池后首先进入氧化沟的缺氧段，与沟道内的循环液充分混合后在推流器、曝气器的推力下循环运动。由于氧化沟内间隔布置曝气器、推流器，沟内水流状态较好，而且溶解氧呈分区变化，在远离曝气装置的区域出现缺氧区。这样在沟内溶解氧、有机物（BOD）和NH3-N 浓度梯度十分有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮。好氧段内，NH3-N 在硝化菌的作用下转化为硝态氮，同时有机物在异氧菌作用下氧化分解；缺氧段内，污泥中反硝化菌将硝酸盐中的氮还原成氮气释放，从而达到生物脱氮的目的。

3. 展望与总结

目前, 我国城市污水处理的现状仍较落后。因此，如何根据我国的实际情况采用高效、低耗的污水处理技术，是当前急需解决的问题。氧化沟污水处理技术,具有工艺流程简捷、