氧化沟工艺.

氧化沟工艺氧化沟工艺概述氧化沟的形式氧化沟的脱氮除磷氧化沟的发展前景一．氧化沟工艺概述氧化沟(oxidationditch)又名连续循环曝气池(Continuousloopreactor),是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺自投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点,已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括:帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟、奥尔伯氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟和一体化氧化沟。氧化沟是由荷兰卫生工程研究所在上世纪50年代研制开发的废水生物处理技术,是活性污泥法的一种改型,属延时曝气的一种特殊形式。其基本特征是曝气池呈封闭、环状跑道式,池体狭长,池深较浅,在沟槽中设有表面曝气装置。废水和活性污泥以及各种微生物混合在沟渠中作不停地循环流动,完成对废水的硝化与反硝化处理。生物氧化沟兼有完全混合式、推流式和氧化塘的特点。在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。氧化沟在空间上形成了好氧区、缺氧区和厌氧区,具有良好的脱氮功能。最早的氧化沟为20世纪50年代开发的帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟,在沟道转弯处采用竖轴表面曝气器,在一侧沟道上设有横轴转刷曝气器,取得曝气与搅拌两个作用,二沉池与之分建;1960年,一种结构更为紧凑的奥贝尔(Orbal)氧化沟在南非被开发和使用,后被Envirex收购,成为美国USFilter公司的一项专利;20世纪60年代荷兰DHV公司开发了使用广泛的Carrousel氧化沟,除了能获得较高的BOD5去除效率,同时还能达到部分脱氮除磷的目的80年代初,美国开发了将二次沉淀池设置在氧化沟中的合建式氧化沟——BMTS型,并发展成现在所说的一体化氧化沟;此外,还有目前常用的多沟交替式氧化沟(双沟DE、三沟T型)等等,形成了颇为庞大的氧化沟家族。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66,000m3/d；昆明市第一污水厂处理能力为55,000m3/d；桂林市东区污水厂处理能力为40,000m3/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200~1000m3/d不等，主要用于小区及工业废水的处理。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。三沟式单沟式双沟式AE型DE型(BioDNP)DE型(BioDN)出水堰厌氧池沉淀池氧化沟转刷图例1.氧化沟工艺基本原理和主要设计参数氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低其本质上属于延时曝气系统。以下为一般氧化沟法的主要设计参数：水力停留时间：10－40小时；污泥龄：一般大于20天；有机负荷：0.05－0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)；容积负荷：0.2－0.4kgBOD5/(m3.d)；活性污泥浓度：2000－6000mg/l；沟内平均流速：0.3－0.5m/s2.氧化沟的特点氧化沟利用连续环式反应池（CintinuousLoopReator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。2.1氧化沟的工艺特点（1）简化了预处理氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法厂，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。（2）占地面积少因为在流程中省略了初沉池、污泥消化池，有时还省略了二沉池和污泥回流装置，使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。（3）具有推流式流态的特征氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。（4）简化了工艺将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。2.2氧化沟的技术特点（1）构造形式的多样性氧化沟沟的基本形式呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样。沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状，可以是单沟或多沟，多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠（如奥贝尔氧化沟），也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠（如三沟式氧化沟），有与二沉池分建的氧化沟，也有合建的氧化沟。（2）氧化沟的曝气设备的多样性常用的曝气装置有转刷、转盘和微孔曝气等。（3）曝气强度的可调节形氧化沟的曝气强度可以调节，其一式通过出水溢流堰调节堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，改变氧量已适应运行的需要。淹没深度的变化对于曝气设备的推动力也会产生影响，从而也可对水的流速起一定的调节作用。其二式通过曝气器的转速进行调节，从而可以调整曝气强度和推动力。3.氧化沟技术的发展自1920年英国sheffield建立的污水厂成为氧化沟技术先驱以来，氧化沟技术一直在不断的发展和完善。其技术方面的提高是在两个方面同时展开的：一是工艺的改良；二是曝气设备的革新。3.1工艺的改良工艺的改良过程大致可分为四个阶段：初期氧化沟，1954年，Pasveer教授建造的Voorshopen氧化沟，间歇运行。分进水、曝气净化、沉淀和排水四个基本工序。规模型氧化沟，增加沉淀池，使曝气和沉淀分别在两个区域进行，可以连续进水。多样型氧化沟，考虑脱氮除磷等要求，著名的有DE型氧化沟，Carrousel氧化沟及Orbal氧化沟等。一体化氧化沟，时空调配型（D型，VR型，T型等）合建式（BMTS式，侧沟式，中心岛式等）。3.2曝气设备的革新曝气设备对氧化沟的处理效率，能耗及处理稳定性有关键性影响，其作用主要表现在以下四个方面：向水中供氧；推进水流前进，使水流在池内作循环流动；保证沟内活性污泥处于悬浮状态；使氧、有机物、微生物充分混合。针对以上几个要求，曝气设备也一直在改进和完善。常规的氧化沟曝气设备有横轴曝气装置及竖轴曝气装置。1)横轴曝气装置为转刷和转盘。其中转刷更为常见，转刷单独使用通常只能满足水深较浅的氧化沟，有效水深不大于2.0－3.5米。从而造成传统氧化沟较浅，占地面积大的弊端。近几年开发了水下推进器配合转刷，解决了这个问题，如山东高密污水厂，有效水深为4.5米，保证沟内平均流速大于0.3米/秒，沟底流速不低于0.1米/秒，这样氧化沟占地大大减少，转刷技术运用已相当成熟，但因其供氧率低，能耗大，故其逐渐被另外先进的曝气技术所取代。2)竖轴式表面曝气机，各种类型的表面曝气机均可用于氧化沟，一般安装在沟渠的转弯处，这种曝气装置有较大的提升能力，氧化沟水深可达4－4.5米，如1968年荷兰PHV开发的著名Carrousel氧化沟在一端的中心设垂直轴的一定方向的低速表曝叶轮，叶轮转动时除向污水供氧外，还能使沟中水体沿一定方向循环流动。表曝设备价格较便宜，但能耗大易出故障，且维修困难。3)射流曝气，1969年Lewrnpt等创建了第一座试验性射流曝气氧化沟（JAC），国外的射流曝气多为压力供气式，而国内通常是自吸空气式，JAC的优点是氧化沟的宽度和水的深度不受限制，可以用于深水曝气，且氧的利用率高，目前最大的JAC在奥地利的林茨，处理流量为17.2万吨/天，水深7.5米。4)微孔曝气，现在应用较多的微孔曝气装置，采用多孔性空气扩散装置克服了以往装置气压损失大，易堵塞的毛病，且氧利用率较高，在氧化沟技术运用中越来越广泛，目前，我国广东省某污水厂已成功运用此种曝气系统。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。5)其他曝气设备，包括一些新型的曝气推动设备，如浙江某公司开发的复叶节流新型曝气器，氧利用率较高，浮于水面，易检修，充氧能力可达水下7米，推动能力相当强，满足氧化沟的曝气推动一体化要求，同时能够满足氧化沟底部的充氧和推动。氧化沟在国内外都发展很快。欧州的氧化沟污水厂已有上千座，在国内，从20世纪80年代末开始在城市污水和工业废水中引进国外氧化沟的先进技术，从原来的日处理量3000立方米到目前10万吨以上的污水处理厂已比较普遍，氧化沟工艺已成为我国城市污水处理的主要工艺。二、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•交替式氧化沟•Orbal氧化沟•一体式氧化沟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。其构造如图所示。卡鲁塞尔氧化沟图1一出水堰：2一曝气器技术特征由图可知，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。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%。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。技术特征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。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；•CarrouselDN/Carrousel2000工艺；•新型的四段、五段Carrousel/BardenPho工艺系统。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。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LeidscheRijn，其主要特点是比普通Carrousel氧化沟深，达到7.5m，独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。交替式氧化沟交替式氧化沟是SBR工艺与传统氧化沟工艺组合的结果。目前主要应用的两种交替式氧化沟（DE）型和三沟（T）型，交替式氧化沟可以采用具有脱氮或具有脱氮脱磷工艺等方式设计或运行。两种交替氧化沟主要工艺特征见表，其示意图见图。类型处理对象