氧化沟

浅谈氧化沟技术摘要：作为革新的活性污泥处理工艺，氧化沟技术目前正广泛应用于多种类型的废水处理中，并取得了良好的出水水质和稳定污泥。本文从组成、技术特点、常用类型等方面对氧化沟技术进行了介绍。关键词：氧化沟技术；污水处理；活性污泥处理OntheOxidationDitchTechnologyAbstract:Asaninnovativeactivatedsludgetreatmentprocess,oxidationditchtechnologyisnowwidelyusedinvarioustypesofwastewatertreatment,andachievedgoodwaterqualityandstabilityofthesludge.Inthispaper,composition,technicalcharacteristicsandthetypeofcommonoxidationditchtechnologywereintroduced.Keywords:oxidationditchtechnology;wastewatertreatment;activatedsludgetreatment1引言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。氧化沟(OxidationDitch)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。1.1国外发展20世纪60年代以来，氧化沟在欧洲、北美、南非、大洋洲等地取得了迅速的推广和应用。丹麦已兴建300多座污水处理厂，占全国处理厂的40%。英国也兴建了300多座这样的污水处理厂。据不完全统计，到目前为止，北美有9000多座氧化沟污水处理厂，亚洲有近1000座氧化沟污水厂。氧化沟污水处理技术的发展不仅体现在数量上，也体现在处理厂的扩大和处理对象的不断增加。氧化沟的处理能力达到了处理1000万人口当量污水，既能用于生活污水的处理，也能用于工业废水和城市污水的处理。1.2国内发展我国从20世纪80年代以来也开展了较多的关于氧化沟工艺的研究，并设计建设了一批氧化沟污水处理厂。如采用Pasveer氧化沟的珠海香洲水质净化厂、广东南海污水厂等，采用Carrousel的桂林东区污水厂、昆明第一污水厂等，采用Orbal氧化沟的北京大兴污水处理厂、山东莱西污水处理厂等，采用侧沟式一体化的有四川新都污水处理厂、山东高密污水处理厂、山东陵县污水处理厂、贵州仁怀污水处理厂等，处理污水量为10000～80000m3/d。总体来说，氧化沟工艺在我国也得到了相当多的应用。氧化沟应用多年，经久不衰，而且取得相当多的突破，究其原因，可以这样说，氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流，由于这环流，是造成氧化沟长久不衰的内在原因，外在原因则是其具有多功能性、污泥稳定、出水水质好和易于管理。氧化沟有别于其它活性污泥的主要特征是环形池型，或者说只要保持沟渠首尾相接，水流循环流动，选用的特定设计参数、沟型和运行方式，就会给运行者和设计者带来极大方便，其灵活性和适应性也非常强，有进一步研究、发展和应用的广阔空间。2氧化沟工艺及其构成[1]2.1氧化沟工艺氧化沟是活性污泥处理工艺的一种变形工艺，一般不需设初沉池，且通常采用延时曝气；其结构形式采用封闭的环形沟渠形式，混合液在氧化沟曝气器的推动下做水平流动（平均流速〉0.3m/s）；污泥负荷和污泥龄的选取要考虑污水硝化和污泥稳定两个因素，污泥龄一般在10d~30d，污泥负荷在0.05~0.10kgBOD5/(kgMLSS·d)之间。更确切的说，氧化沟是一种无头无尾封闭的、加强了搅拌的生物反应器。2.2氧化沟系统的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，导流和混合装置以及附属构筑物。2.2.1氧化沟池体氧化沟一般呈环形，平面上多为椭圆形或圆形，四壁由钢筋混凝土制造，也可以由素混凝土或石材作护坡。水深与所采用的曝气设备有关，2.5m~8m不等。2.2.2氧化沟曝气设备曝气设备具有以下功能：一是供氧；二是推动水流作不停的循环运动；三是防止活性污泥沉淀；四是使有机物、微生物及氧气三者充分混合、接触。主要的曝气设备有：水平轴曝气转刷或转盘、立式表曝机、导管式曝气机，微曝气系统和百乐卡式曝气系统。2.2.3进（出）水装置包括进水口、回流污泥口和出水调节堰等。氧化沟的进水和回流污泥进入点应该在曝气器的上游，使得它们能与沟内混合液立即混合。氧化沟的出水应该在曝气器的下游，并且离进水点和回流污泥点足够远，以避免短流。从沉淀池引出的回流污泥管可通至厌氧选择区或缺氧区，并根据运行情况调整污泥回流量。2.2.4导流和混合装置包括导流墙和导流板。在弯道设置导流墙可以减少水头损失，防止弯道停滞区的产生和防止对弯道过度冲刷。通常在曝气转刷上下游设置导流板，主要是为了使表面的较高流速转入池底，同时降低混合液表面流速，提高传氧速率。2.2.5附属构筑物如二沉池、刮泥机和污泥回流泵房等，这一部分构筑物与传统活性污泥工艺相同。3氧化沟技术特点3.1构造形式多样性基本形式氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形（传统氧化沟)。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。可以是单沟系统或多沟系统。多渠系统可以是一组同心的互相连通的沟渠。也可以是互相行。尺寸相同的一组沟渠。有与二次沉淀池分建的氧化沟。也有合建的氧化沟。合建氧化沟又有体内式船型沉淀池和体外式侧沟式沉淀池。此外，还有Envirex公司的竖直式氧化沟。多种多样的构造形式。赋予氧化沟灵活机动的运行性能。使它可以按照任意一种活性污泥法的运行方式运行，并且组合其他工艺单元，以满足不同的出水水质要求。3.2曝气设备的多样性常用的曝气装置有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等．不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式．如采用表曝机的卡鲁塞尔氧化沟．采用射流曝气的JAC氧化沟和采用转刷的派司维尔氧化沟。与其他活性污泥法不同的是．曝气装置只在沟渠的某一处或几处安设．数目应按处理厂规模．原污水水质及氧化沟构造决定。曝气装置的作用除供应足够的氧气外．还要提供沟渠内不小于0.3m/s的水流速度．以维持循环及活性污泥的悬浮状态。3.3曝气强度可调节氧化沟的曝气强度可以通过两种方法调节。其一是通过出水溢流堰调节：通过调节溢流堰的高度改变沟渠内水深．进而改变曝气装置的淹没深度。使其充氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对于曝气设备的推动力也会产生影响，从而也可对进水流速起一定调节作用。其二是通过直接调节曝气器的转速：由于机电设备和自控技术的发展。目前氧化沟内的曝气器的转速是可以调节的。从而可以调整曝气强度和推动力。3.4预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化箪化沟的水力停留时间和污泥龄都比—般生物处理法长．悬浮状有机物与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定．故氧化沟可不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长、负荷低．排出的剩余污泥已得到高度稳定．剩余污泥量也较少．因此不再需要厌氧消化．而只需进行浓缩与脱水。还有将曝气池和二沉池合建的—体式氧化沟及交替工作的氧化沟．不再采用二沉池．从而使处理流程更为简化。虽然氧化沟采用的水力停留时间较长，曝气池体积较一般活性污泥法的大，但因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，因此节省了构筑物间的空间，使污水厂总占地面积不仅没有增大，反而还减小。3.5具有推流式流态的某些特征氧化沟从整体的流态上是完全混合的．但在局部由于其流速较大又具有推流特性。这样带来的好处之一是经过曝气的污水．在流到出水堰的过程中会形成良好的混合液生物絮凝体．可以提高二沉池内的污泥沉降速度及澄清效果。另外．氧化沟的推流特征对除磷脱氮工艺也是极其重要的。通过对系统合理的设计与控制．氧化沟内可形成缺氧和好氧交替出现的区域．可以取得较好的反硝化效果。4常用氧化沟类型介绍4.1交替工作式氧化沟交替工作氧化沟，是指在一沟或多沟中按时间顺序在空间上对氧化沟的曝气操作和沉淀操作做出调整换位,以取得最佳的或要求的处理效果。其特点是氧化沟曝气、沉淀交替轮作,不设二沉池,不需污泥回流装置。基本类型有:A型,D型,VR型和T型4种。1）A型氧化沟是单沟交替工作式氧化沟(如图1所示),主要用于BOD的去除和硝化,且限于较小的处理场合应用,规模不超过2000人口当量,各个工作时段持续时间的长短,取决于污水间歇排放的周期(如早期的P型氧化沟)。2）D型氧化沟是双沟交替工作氧化沟，通常是由两个氧化沟组成，两个沟交替作为曝气池及沉淀池，主要用于BOD去除和硝化。典型的D型氧化沟系统如图2所示。D型系统的一个工作周期一般为8h,分4个阶段,其出水水质十分稳定,处理能力在1500人~20000人口当量之间,但曝气转刷的实际利用率较低(仅37.5%)是该系统的最大特点。3）VR型氧化沟也是单沟交替工作式氧化沟，主要也是用于BOD的去除及硝化，其特点是将氧化沟分成容积基本相等的两部分，利用定时改变曝气转刷的旋转方向来改变沟内水流方向，使两部分氧化沟交替地作为曝气区和沉淀区，不设二沉池,不需设污泥回流装置。典型的VR氧化沟系统一个工作周期一般为8h，分4个阶段。典型的VR型氧化沟系统如图3所示，VR系统出水水质良好，操作方便，转刷的实际利用率可以达到75％。4）T型氧化沟由三沟交替。该系统由三个同等体积的氧化沟一起形成为一个单元操作。3个氧化沟之间相互双双连通,两侧氧化沟起曝气和沉淀双重作用,中间的氧化沟始终进行曝气,不设二沉池及污泥回流装置,具有去除BOD及硝化脱氮的功能。T型系统可按6个阶段运行,运行周期一般为8h,如图4所示。4.2半交替工作式氧化沟半交替工作式氧化沟兼具连续工作式和交替工作式的特点。1）这种氧化沟有独立的二沉池，是曝气和沉淀完全分离氧化沟系统。2）它和和D型沟是不同的：根据需要氧化沟可分别处于不同的工作状态,使之具有交替工作式运行灵活的特点,特别是用于脱氮。最典型的半交替工作式氧化沟为DE型氧化沟,如图5所示。DE型氧化沟工艺是为生物脱氮设计和发展的，它与D型氧化沟不同，它有独立的二沉池及回流污泥系统,氧化沟内交替进行着硝化与反硝化。在DE型氧化沟前增设一厌氧池,可以达到同时脱氮、除磷的目的。我国西安市北石桥污水处理厂采用的就是DE型氧化沟,其一期工程设计规模为15万m3/d。4.3连续工作分建式氧化沟连续工作分建式氧化沟的特点是：仅用于氧化沟曝气池，入口和出口的流动方向的不能变化，需要开辟一个空间设立一个独立的二次沉淀池，设备利用率100%。连续工作分建式氧化沟主要形式有3种：帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟。帕斯韦尔氧化沟采用了最初跑道式沟型,一般采用曝气转刷曝气,如图6所示。Carrousel氧化沟是多沟串联系统,一般采用垂直轴表面曝气机，如图7所示。卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟从单级标准卡鲁塞尔工艺发展为卡鲁塞尔denitIR和卡鲁塞尔2000工艺、四阶段和五阶段卡鲁塞尔Bardenpho系统至卡鲁塞尔3000工艺，BOD去除、脱氮除磷效率升高。技术特点可总结如下：①采用立式表曝机，单机功率大，设备数量少，系统简单；②有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力；③曝气功率密度大，传氧效率达到平均至少2.1kgO2/(kW·h)；④氧化沟沟深加大，可达到5m以上，使氧化沟占地面积减少；⑤土建费用降低；⑥操作环境好，运行管理简单；⑦调节性能好，节能效果显著；⑧能在寒冷地区使用。奥贝尔氧化沟由多个同心的沟渠组成,渠道一般呈圆形或椭圆形,如图8所示。与其他类型的氧