卡鲁塞尔氧化沟

卡鲁塞尔氧化沟(Carrousel Oxidation Ditch)

1.早期发展历史

氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，废水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”。

早在1920年，在英国Sheffield首次建成氧化沟，采用桨板式曝气机，曝气效果不理想。该处理厂被认为是现代氧化沟的先驱。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。受当时抱起设备的限制，上述抱起设备的氧化沟设计的有效水深一般在1.5m以下。随着氧化沟技术的应用，氧化沟占地面积大的缺点越来越突出。

为了弥补转刷式氧化沟的技术弱点，20世纪60年代末，DHV有限公司将立式低速表曝机应用于氧化沟，将设备安装于中心隔墙的末端，利用表曝机产生的径流作动力，推动氧化沟中的液体。1967年，DVH公司综合了常规污水处理系统和氧化沟的优点，发明了第一代Carrousel氧化沟系统。1968年在荷兰Oosterwolde首次应用获得成功。

2.工艺变迁与演化

时至今日，世界范围内有近850多个上规模的污水处理厂投入了运行。实践证明，Carrousel氧化沟技术是二级污水处理技术中一种最可靠的技术之一。从1967年的第一座Carrousel氧化沟到今天的带厌氧区的Carrousel3000氧化沟系统，Carrousel氧化沟发生了巨大的变化。这一工艺被称为Carrousel氧化沟，卡鲁塞尔氧化沟的沟深加大到4.5m以上。Lecompte和Mandt于1967年首先提出将水下曝气和推动系统用于氧化沟，发明了射流曝气氧化沟（JAC）。这种工艺的优点是沟的深度和宽度相互独立，沟深可达7〜8m。第一个生产规模的JAC 于1973年在美国建成，处理水量为1.1×104m3/d。

Huisman于1970年在南非开发了使用转盘曝气机的Orbal氧化沟，此项技术由美国Envirex公司机组进行开发和推广，成为美国Envirex公司的专有技术。但在此期间，生产中应用最多的还是转刷曝气氧化沟。在德国开发了大马式（Mammoth）曝气转刷，直径为1000mm，氧化沟允许水深3〜3.6m，充氧能力有较大提高。大马式转刷首次使用在维也纳Blumenthal的氧化沟污水处理厂。20世纪80年代，美国开发了导管式氧化沟，导管式氧化勾的水深可达4.8m。自Pasveer设计第一座氧化沟至今，早期氧化沟采用间歇运动，无二沉池，直到20世纪60年代才开始单独建造二次沉淀池，并采用连续流运行方式。近年来，随着控制仪表的发展以及生物脱氮的需要，转刷型氧化沟又发展成双沟式和三沟式交替运行方式，可以不单独设置二次沉淀池。

20世纪50年代后发展的氧化沟在欧美各国得到了广泛重视，发展速度很快。我国自20世纪80年代开始研究和应用氧化沟技术。1990年至今是我国氧

化沟技术快速发展的阶段，估计已有上百座氧化沟污水处理厂投入运行。

3.主要技术特点与适用场合

(1) 技术特点：

Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5m，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。

它的研制目的是为满足在较深的氧化沟沟渠中使混合液充分混合，并能维持较高的传质效率，以克服小型氧化沟沟深较浅，混合效果差等缺陷。实践证明该工艺具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。Carrousel氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，设计有效水深4.0－4.5米，沟中的流速0.3米/秒。BOD5的去除率可达95％－99％，脱氮效率约为90％，除磷效率约为50％，如投加铁盐，除磷效率可达95％。

Carrousel氧化沟是一个完全混合曝气池，其浓度变化系数极小甚至可以忽略不计，进水将迅速得到稀释，因此它具有很强的抗冲击负荷能力。但对于氧化沟中的某一段则具有某些推流式的特征，即在曝气器下游附近地段DO浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加则DO浓度不断降低（出现缺氧区）。这种构造方式使缺氧区和好氧区存在于一个构筑物内，充分利用了其水力特性，达到了高效生物脱氮的目的。

与常规污水处理系统相比，Carrousel氧化沟具有以下几个主要优点：

(1)在处理某些工业废水时尚需预处理，但在处理城市污水时不需要预沉池；

(2)污泥稳定，不需消化池可直接干化；

(3)工艺极为稳定可靠；

(4)工艺控制极其简单；

(5)系统性能显示，BOD降解率达95%～98%，COD降解率达90%～95%，同时具有较高的脱氮除磷功效；

(6)Carrousel氧化沟系统不再使用卧式转刷曝气机而采用立式低速搅拌机，使沟式可增加到5m甚至8m，从而使曝气池的占地面积大大减小；

(7)Carrousel氧化沟从“田径跑道”式向“同心圆”式转化，池壁共用，降低了占地面积和工程造价

(2) 适用场合

适用于中小规模污水处理厂

4.设计内容与过程