氧化沟在污水处理中的应用
摘要:阐述了氧化沟工艺的原理和技术特征，介绍了Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、交替式氧化沟（如双沟、三沟式）、微孔曝气氧化沟等几种常用的氧化沟工艺类型和特点及它们在污水处理中的应用现状。
关键词:氧化沟;污水处理;工艺;应用
在污水处理技术中，生物技术占有极其重要的地位，至今人们已开发了多种生物处理技术和工艺，其中氧化沟就是重要的处理技术之一。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。1954年荷兰建成了世界上第一座氧化沟污水处理厂。自20。随着我国城镇化进程的推进，氧化沟工艺以其显著的优势成为了中小城市污水处理厂的首选工艺。由于其流程简洁、运行稳定、运行方式灵活、管理方便、处理费用低，所以在我国引进、新建的污水处理工艺中，运用最多的是氧化沟技术。
1 氧化沟工艺
1. 1 工艺原理
氧化沟是活性污泥处理工艺的一种变形工艺, 一般不设初沉池, 且通常采用延时曝气。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在其中做不停的循环流动。
1. 2 系统构成
氧化沟系统的基本构成包括: 氧化沟池体, 曝气设备, 进、出水装置, 导流和混合装置及附属构筑物。
1. 3 技术特征
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 工程中常用的几种氧化沟及其应用
根据氧化沟的构造和运行特征, 以下介绍几种常用的、典型的氧化沟系统。
2. 1 Carrousel 氧化沟
2. 1. 1 Carrousel 氧化沟工艺原理
Carrousel 工艺为一个多沟串联系统, 由多沟串联氧化沟及二次沉淀池、污泥回流系统所组成，进水与活性污泥混合后在沟内不停的循环流动。装置采用表面机械曝气器, 每个沟渠的一端各安装一个。靠近曝气器下游的区段为好氧区, 处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区, 混合液交替进行好氧和缺氧, 不仅提供了良好的生物脱氮条件, 而且有利于生物絮凝, 使活性污泥易于沉淀。Carrousel 工艺氧化沟系统在国内外得到了广泛应用。规模大小不等，从200m3/d到650000m3/d，BOD去除率达95%～99%，脱氮效果可达90%以上。
2. 1. 2 Carrousel 氧化沟工艺应用实例
白银市污水处理工程于2005 年7 月投产, 总投资1. 1 亿元人民币, 日处理生活污水4 万m3。工艺采用二级处理, 一级为物理法预处理, 二级为生化处理, 采用卡鲁塞尔氧化沟工艺处理方案。其特点是: 污水经过粗格栅、细格栅、沉砂池进行预处理，然后进入卡鲁塞尔氧化沟曝气池。在曝气池中，污水和活性污泥( 具有污染物降解功能的生物质絮体) 完全混合，经过充氧曝气, 使有机物( BOD、COD 等) 及其他污染物在微生物的作用下得到生物降解。活性污泥形成污泥絮凝团, 经过沉淀可以分离出来。
湖州市北污水处理厂工程总规模为3万m3/d, 主要处理湖州市东北部居民小区的生活污水、老城区的部分粪尿水及环渚工业园区的工业废水。氧化沟采用2 组立轴曝气式即Carrousel 式氧化沟, 每组设4条槽，每槽宽6. 5m，长75m，有效水深3. 3m，每组氧化沟内设3台倒伞形曝气器, 设计污泥浓度为3. 5g/L.污泥负荷0. 064KgBOD/KgMLSS·d, 回流倍数为1. 0,水力停留时间为20h, 污泥龄约为25d。
2. 2 Orbal 氧化沟
2. 2. 1 Orbal 氧化沟工艺原理
Orbal 氧化沟技术最初由南非国家水研究所开发研制成功，其最主要特点是采用同心圆式的多沟串联系统。这种氧化沟一般由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, 又称外沟、中沟和内沟。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, 污水由第三沟流人二沉池, 进行固液分离, 回流污泥由二沉池打回第一沟。充氧是通过曝气转碟来完成, 这种充氧方式同时
也使混合液在各自沟道呈悬浮态的循环。
2. 2. 2 Orbal 氧化沟工艺应用实例
延安市污水处理厂由同济大学设计, 采用Orbal 型氧化沟工艺。主要处理新、老城区所有的生活污水和工业废水, 服务人口: 近期为14万, 远期为17万。2003年5 月开始进行活性污泥的培养和驯化。中国石化股份有限公司广州分公司二期工程污水处理选用了Orbal氧化沟工艺。含油废水经过预处理后, 进入Orbal 氧化沟。废水平均流量: 500 m3/h, 氧化沟污泥浓度为4. 3g/L, 三沟的平均溶解氧分配为0. 24:1. 25:2. 88。经实际运行证实, 该氧化沟去除有机物、硫化物、挥发酚和石油类污染物的效率很高, 达到85% 以上, 且具有一定的脱氮效果。
2. 3 交替工作氧化沟
2. 3. 1交替工作氧化沟工艺原理
由丹麦Kruger 公司开发, 有两沟和三沟两种交替工作氧化沟系统。两沟交替氧化沟由容积相同的A、B两池组成, 串联运行交替作为曝气池和沉淀池, 无须设污泥回流系统，无须二次沉淀池。该系统处理水质较好，污泥也比较稳定。缺点是曝气转刷的利用率低。三沟交替工作氧化沟，应用较广。两侧的A、C两池交替地作为曝气池和沉淀池。中间池B则一直为曝气池，原污水交替地进入A 池或C池，处理水则相应地从作为沉淀池的C池和A池流出。经过适当运行，三池交替还有个不但能够去除BOD，还能完成脱氮除磷的目的。这种系统无须污泥回流系统，但其设备利用率也较低。该系统必须安装自动控制系统, 以控制进、出水的方向, 溢流堰的启闭以及曝气转刷的开动与停止。
2. 3. 2交替工作氧化沟应用实例
邯郸市东污水处理厂引入丹麦技术建成了一套规模为10万m3/ d 的3沟交替工作氧化沟系统。该系统两侧的A、C两池交替地作为曝气池和沉淀池, 中间
