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1、氧化沟工艺氧化沟工艺1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21氧化沟工艺概述氧化沟工艺概述 氧化沟(oxidationditch)又名连续循环曝气池(Con tinuous loop reactor),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,
2、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。3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
3、 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480 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BM TS 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。我国近我国近1010年来在研究和推广应用氧化沟技术方面也有了年来在研究和推广应用氧化沟技术方面也有了很迅速的
4、发展。据不完全统计，目前已有很迅速的发展。据不完全统计，目前已有1010余座大型氧化沟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污水厂在运行中，其中邯郸市东污水厂处理能力(第一期第一期)为为66,000 m66,000 m3 3/d/d；昆明市第一污水厂处理能力为；昆明市第一污水厂处理能力为55,000 m55,000 m3 3/d/d；桂林市东区污水厂处理能力为桂林市东区污水厂处理能力为40,000 m40,000 m3 3/d/d；金山水质净化总；金山水质净化总厂的三槽式氧化沟处理能力已经达到厂的三槽式氧化沟处理能力已经达到138,800m138,800m3 3/d/d；另外
5、，有；另外，有一些小型氧化沟，处理能力为一些小型氧化沟，处理能力为200 1000 m200 1000 m3 3/d/d不等，主要用不等，主要用于小区及工业废水的处理。于小区及工业废水的处理。5最初的氧化沟主要用于去除水中的最初的氧化沟主要用于去除水中的BODBOD和和CODCOD，以满足污水的，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水处理厂出水中氮和磷的排放标准
6、。一些不仅能去除污水中的的BODBOD和和CODCOD，而且兼具有生物脱氮除磷功能的氧化沟应运而，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。生，这就是第二代氧化沟。61.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：1040小时；污泥龄：一般大于20天；有机负荷：0.050.15kgBOD5/(kgMLSS.d
7、)；容积负荷：0.20.4kgBOD5/(m3.d)；活性污泥浓度：20006000mg/l；沟内平均流速：0.30.5m/s7 2.氧化沟的特点 氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reator,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 2.1
8、 氧化沟的工艺特点氧化沟的工艺特点（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。8 （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
9、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。2.22.2氧化沟的技术特点氧化沟的技术特点 （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9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
10、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。103.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 3.1 工艺的改良工艺的改良工艺的改良过程大致可分为四个阶段：u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。u规模型氧化沟，增加沉淀池
11、，使曝气和沉淀分别在两个区域进行，可以连续进水。11u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。u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。121)横轴曝气装置为转刷和转盘。其
12、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2.03.5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44.5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
13、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13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
14、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。14 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。15二、二、氧化沟的形式氧化沟的形式氧化沟根据
15、其构造和运行特征，并根据不同的发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。常用的典型的氧化沟系统。CarrouselCarrousel氧化沟氧化沟交替式氧化沟交替式氧化沟OrbalOrbal氧化沟氧化沟一体式氧化沟一体式氧化沟16Carrousel氧化沟CarrouselCarrousel氧化沟是氧化沟是6060年年代末由荷兰代末由荷兰DHVDHV公司研制公司研制成功的，当时开发这一成功的，当时开发这一工艺的主要目的是寻求工艺的主要目的是寻求一种一种渠道更深、效率更渠道更深、效率更高
16、和机械性能更好高和机械性能更好的系的系统设备，来改善和弥补统设备，来改善和弥补当时流行的转刷式氧化当时流行的转刷式氧化沟的技术弱点。其构造沟的技术弱点。其构造如图所示。如图所示。卡鲁塞尔氧化沟图卡鲁塞尔氧化沟图卡鲁塞尔氧化沟图卡鲁塞尔氧化沟图1 1一出水堰：一出水堰：2 2一曝气器一曝气器17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。泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。CarrouselCarrousel氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装
17、一个，均安装在同一端，因此形成了靠近每组沟渠安装一个，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。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。其这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。其BODBOD5 5去除率可达去除率可达95%95%99%99%，脱氮效率约为，脱氮效率约为90%90%，除磷效率约为，除磷效率约为50%50%。CarouselCarousel氧化沟的表面曝气机单机功率大，其水深可氧化沟的表面曝气机单机功率大，其水深可达达5m5m以上，使氧化沟占地面积减少，土建费用降低。以上，使氧化沟占地面积
18、减少，土建费用降低。18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氧效率达到至少2.1kg/kw2.1kg/kwh h。因此，因此，CarrouselCarrousel氧化沟具有极强的混合搅拌耐冲击能力。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。水流搅拌混合循环流动的前提下，节约
19、能量消耗。19Carrousel氧化沟的发展为了满足越来越严格的水质排放标准，为了满足越来越严格的水质排放标准，CarrouselCarrousel氧化沟在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。这些新的些新的CarrouselCarrousel氧化沟在提高处理效率、降低运行能耗、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。改进活性污泥性能和生物脱氮除磷方面成为新沟型。主要包括主要包括:单级标准单级标准CarrouselCarrousel工艺和变形；工艺和变形；Carrousel DN/
20、Carrousel2000Carrousel DN/Carrousel2000工艺；工艺；新型的四段、五段新型的四段、五段Carrousel/BardenPhoCarrousel/BardenPho工艺系统。工艺系统。Carrousel2000Carrousel2000是一种反硝化脱氮工艺，其突出的优点是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。需任何回流提升动力。20 卡鲁塞尔卡鲁塞尔BarDNPBarDNP系统是在系统是在Carrousel2000Carrousel2000
21、下游增设了第二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。缺氧池及再曝气池，达到了更高程度的脱氮。21Carrousel氧化沟的发展 目前，一种最新型的目前，一种最新型的CarrouselCarrousel氧化沟系统诞生在荷兰的氧化沟系统诞生在荷兰的DukhDukh城西部的城西部的Leidsche RijnLeidsche Rijn，其主要特点是比普通，其主要特点是比普通CarrouselCarrousel氧化沟深，达到氧化沟深，达到7.5m7.5m，独特的圆形缠绕式设计降，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。但随着对环境要求低了建设成本和减少了污水厂土地占用。
22、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。越复杂，增加了应用的局限性。22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。类型处理对象系统中沟的数量各沟的功能分工设置单独的沉淀池DE型BOD5,SS,TN2氧化；反硝化需要DE型BOD5,SS,TN,TP2氧化/磷的吸收；反硝化需要T型BOD5,SS,NH3-N
23、3氧化；沉淀不需要T型BOD5,SS,TN3氧化；反硝化；沉淀不需要23 两沟（DE）型氧化沟整个系统由两条相互联系的氧化沟与单独设立的沉淀池组成。氧化沟仅进行生化反应，而固液分离过程在沉淀池中完成。这样提高了设备和构筑物的利用率。为提高除磷效果在交替式氧化沟之前可设厌氧池，这样做也对污泥膨胀起到抑制作用。三沟（T）型氧化沟是以3条相互联系的氧化沟作为一个整体，每条沟都装有用于曝气和推动循环的转刷。在三沟式氧化沟运行时，污水由进水配水井进行3条沟的进水配水切换，进水在氧化沟内，根据已设定的程序进行工艺反应。常采用的布置形式是3条沟并排布置，利用沟壁上的连通孔相互连接，图为并排布置的T型氧化沟系
24、统组成。在T型氧化沟系统中，3条沟交替变化工作方式，其中两条沟用于生化反应，另一条用作固液分离。交替式氧化沟系统实际上是个单个氧化沟的不同组合。运行中，根据使用情况还可以进行更多的组合，这是交替氧化沟系统的突出优点。24ObraI氧化沟 OrbalOrbal氧化沟是一种多渠道的氧化沟系统，沟中有若干多氧化沟是一种多渠道的氧化沟系统，沟中有若干多孔曝气圆盘的水平旋转装置，用以进行传氧和混合。此法是孔曝气圆盘的水平旋转装置，用以进行传氧和混合。此法是由南非的由南非的HuismanHuisman提出的，后来这项技术被转让给提出的，后来这项技术被转让给EnvirexEnvirex公公司加以推广。该公司
25、于司加以推广。该公司于19701970年开始把它投放市场，并在设计年开始把它投放市场，并在设计上进行了一些改进，从而使该系统在经济上更具竞争力，目上进行了一些改进，从而使该系统在经济上更具竞争力，目前已有前已有200200多座多座OrbalOrbal氧化沟在运转。氧化沟在运转。OrbalOrbal氧化沟图氧化沟图氧化沟图氧化沟图25ObraI氧化沟 氧化沟由多个同心的沟渠组成，沟渠呈圆形或椭圆形，氧化沟由多个同心的沟渠组成，沟渠呈圆形或椭圆形，进水先引入最外的沟渠，在其中不断循环的同时，依次进水先引入最外的沟渠，在其中不断循环的同时，依次引入下一个沟渠，最后从中心沟渠排出，这相当于一系引入下一
26、个沟渠，最后从中心沟渠排出，这相当于一系列完全混合反应池串联在一起。但是列完全混合反应池串联在一起。但是n n个串联的完全反应个串联的完全反应池与单个渠的动力学是不同的，池与单个渠的动力学是不同的，OrbalOrbal系统中每一圆形沟系统中每一圆形沟渠均表现出单个反应器的特性。例如，对氧的吸收率进渠均表现出单个反应器的特性。例如，对氧的吸收率进水渠最高，出水渠最低，相应溶解氧浓度从外沟到内沟水渠最高，出水渠最低，相应溶解氧浓度从外沟到内沟依次增高，渠与渠之间有相当大的变化。用这种方法，依次增高，渠与渠之间有相当大的变化。用这种方法，OrbalOrbal系统具有接近推流反应器的特性，可以达到快速
27、去系统具有接近推流反应器的特性，可以达到快速去除有机物和氨氮的效果。除有机物和氨氮的效果。OrbalOrbal这种串联形式，可以兼有这种串联形式，可以兼有完全混合式与推流式的优点。完全混合式与推流式的优点。26ObraI氧化沟技术特征 曝气设备均采用曝气转盘。由于曝气盘上有大量的曝气曝气设备均采用曝气转盘。由于曝气盘上有大量的曝气孔和楔形突出物，增加了推进混合和充氧效率，水深可孔和楔形突出物，增加了推进混合和充氧效率，水深可达达3.54.5m3.54.5m，并保持沟底流速，并保持沟底流速0.30.9m/s0.30.9m/s。同时可以借。同时可以借助配置各沟中不同的曝气盘数目，变化输入每一沟的供
28、助配置各沟中不同的曝气盘数目，变化输入每一沟的供氧量。氧量。圆形或椭圆形的平面形状，比渠道较长的氧化沟更能利圆形或椭圆形的平面形状，比渠道较长的氧化沟更能利用水流惯性，可节省推动水流的能耗。用水流惯性，可节省推动水流的能耗。多渠串联的形式可减少水流短流现象。多渠串联的形式可减少水流短流现象。27Orbal氧化沟的分区常用的常用的OrbalOrbal型氧化沟分为三条沟渠，第一渠道的容积型氧化沟分为三条沟渠，第一渠道的容积约为总容积的约为总容积的60%60%70%70%，第二渠约为总容积的，第二渠约为总容积的20%20%30%30%，第三渠则仅占总容积的，第三渠则仅占总容积的10%10%。在运行时
29、，应保持第一、。在运行时，应保持第一、二及三渠的溶解氧分别为二及三渠的溶解氧分别为0 0、1 1及及2mg/L2mg/L，即为所谓三沟，即为所谓三沟DODO的的0-1-20-1-2梯度分布。第一渠中氧的吸收率很高，通常高于梯度分布。第一渠中氧的吸收率很高，通常高于供氧速率，供给的大部分溶解氧立即被消耗掉。因此即供氧速率，供给的大部分溶解氧立即被消耗掉。因此即使该段提供使该段提供90%90%的需氧量，仍可将溶解氧的含量保持在的需氧量，仍可将溶解氧的含量保持在0 0左右。在第二、三渠道中，氧的吸收率比较低，尽管反左右。在第二、三渠道中，氧的吸收率比较低，尽管反应池中供氧量比较低，溶解氧的量却可以保
30、持较高的水应池中供氧量比较低，溶解氧的量却可以保持较高的水平。为了保持平。为了保持OrbalOrbal氧化沟中这种浓度梯度，可简单地通氧化沟中这种浓度梯度，可简单地通过增减曝气盘的数量，来达到调节溶解氧的目的。在氧过增减曝气盘的数量，来达到调节溶解氧的目的。在氧化沟中保持化沟中保持0-1-20-1-2的浓度梯度，可达到以下目的：的浓度梯度，可达到以下目的：28(1)(1)在第一渠内仅提供将在第一渠内仅提供将BODBOD物质氧化稳定所需的氧，保持物质氧化稳定所需的氧，保持溶解氧为溶解氧为0 0或接近或接近0 0，既可节约供氧的能耗，也可为反硝化，既可节约供氧的能耗，也可为反硝化创造条件；创造条件
31、；(2)(2)在第一渠缺氧条件下，微生物可进行磷的释放，以便在第一渠缺氧条件下，微生物可进行磷的释放，以便它们在好氧环境下吸收废水中的磷，达到除磷效果；它们在好氧环境下吸收废水中的磷，达到除磷效果；(3)(3)在三条沟渠中形成较大的溶解氧梯度，有利于提高充在三条沟渠中形成较大的溶解氧梯度，有利于提高充氧效率。氧效率。29一体化氧化沟一体化氧化沟又称合建式氧化沟，集曝气、沉淀、泥一体化氧化沟又称合建式氧化沟，集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的二沉池。水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的二沉池。最早的最早的PasveerPasveer氧化沟也是一体化氧化沟，因为它是间
32、歇氧化沟也是一体化氧化沟，因为它是间歇运行，曝气和沉淀是利用一沟完成的。而近年来由丹麦运行，曝气和沉淀是利用一沟完成的。而近年来由丹麦引进的三沟引进的三沟(T(T型及型及DSSDSS型型)氧化沟属于序批式氧化沟属于序批式(SBR)(SBR)操作方操作方式，也属于此范畴。这里所说一体化氧化沟是指曝气净式，也属于此范畴。这里所说一体化氧化沟是指曝气净化与固液分离操作同在一个构筑物中完成，即自动回流，化与固液分离操作同在一个构筑物中完成，即自动回流，连续运行，设备利用率为连续运行，设备利用率为100100。30一体化氧化沟工艺的主要特点 工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和工艺流程短，构
33、筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资少、能耗低、占地单独的二沉池，污泥自动回流，投资少、能耗低、占地少、管理简便；少、管理简便；处理效果稳定可靠，其处理效果稳定可靠，其BOD5BOD5和和SSSS去除率均在去除率均在90%95%90%95%或或更高，更高，CODCOD的去除率也在的去除率也在85%85%以上，并且硝化、脱氮作用以上，并且硝化、脱氮作用明显；明显；产生的剩余污泥量少，污泥不需硝化，污泥性质稳定，产生的剩余污泥量少，污泥不需硝化，污泥性质稳定，易脱水，不会带来二次污染；易脱水，不会带来二次污染；造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少：造价低，建
34、造快，设备事故率低，运行管理工作量少：固液分离效果比一般二沉池高，能使整个系统在较大的固液分离效果比一般二沉池高，能使整个系统在较大的流量浓度范围内稳定运行；流量浓度范围内稳定运行；污泥回流及时，减少了污泥膨胀的可能。污泥回流及时，减少了污泥膨胀的可能。31一体化氧化沟技术的发展 一体化氧化沟技术开发至今迅速得到发展，并在实一体化氧化沟技术开发至今迅速得到发展，并在实际生产中得到应用。较有代表性的是：际生产中得到应用。较有代表性的是：联合工业公司联合工业公司(UII)(UII)的船式沉淀器的船式沉淀器(BOAT)(BOAT)；ArmcoArmco环境企业公司的环境企业公司的BMTSBMTS系统
35、；系统；EIMEIMCOCO公司的公司的CarrouselCarrousel渠内分离器；渠内分离器；LakesideLakeside设备公设备公司的边墙分离器；司的边墙分离器；LightinLightin公司的式边墙内渠和边渠沉淀分离器；公司的式边墙内渠和边渠沉淀分离器；EnvirexEnvirex公司的竖直式氧化沟。公司的竖直式氧化沟。32一体化氧化沟的固液分离器固液分离器是一体化氧化沟的关键技术设备，可分为固液分离器是一体化氧化沟的关键技术设备，可分为外置式和内置式两种。外置式和内置式两种。从本质上来说，从本质上来说，外置式固液分离器是利用平流沉淀池的分离原理；外置式固液分离器是利用平流沉
36、淀池的分离原理；内置式则是利用竖流沉淀池和斜板沉淀池的工作原理。内置式则是利用竖流沉淀池和斜板沉淀池的工作原理。因此，如何在氧化沟内创造适合的水力条件是实现氧化因此，如何在氧化沟内创造适合的水力条件是实现氧化沟内良好固液分离的前提。沟内良好固液分离的前提。设计良好的分离器结构要有设计良好的分离器结构要有利于消除剧烈的紊动，保持较平稳的层流状态，有利于利于消除剧烈的紊动，保持较平稳的层流状态，有利于固液分离的良好效果固液分离的良好效果。33内置式固液分离器如船式分离器和如船式分离器和BMTSBMTS沟内沟内分离器，见图。分离器，见图。固液分离器内相对静止的固液分离器内相对静止的水流和氧化沟内流动
37、水流水流和氧化沟内流动水流间产生的压力差所形成的间产生的压力差所形成的抽吸作用，是回流作用的抽吸作用，是回流作用的主要推动力。主要推动力。由于依靠重力沉降，出水由于依靠重力沉降，出水效率很大程度上取决于分效率很大程度上取决于分离器内混合液的上升流速离器内混合液的上升流速和污泥沉速。和污泥沉速。BOAT式一体化氧化沟图式一体化氧化沟图I一污泥斗；2、4溢流堰；3一回流孔；5船式分离器34外置式固液分离器如中心岛及侧沟内如中心岛及侧沟内式固液分离器，见式固液分离器，见图。图。这种沉淀装置，沟这种沉淀装置，沟断面和沟内的正常断面和沟内的正常流动与分离装置不流动与分离装置不存在相互的影响，存在相互的影
38、响，水力条件较好。水力条件较好。中心岛式一体化氧化沟图中心岛式一体化氧化沟图35三、氧化沟的脱氮除磷3.1 传统氧化沟的脱氮除磷 传统氧化沟的脱氮，主要是利用沟内溶解氧分布的不均匀性，通过合理的设计，使沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，从而达到脱氮的目的。其最大的优点是在不外加碳源的情况下在同一沟中实现有机物和总氮的去除，因此是非常经济的。但在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。另外，在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧缺氧好氧短暂的经常性的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响单位
39、体积构筑物的处理能力。36 随着氧化沟工艺的反展，目前，在工程应用中比较有代表性的有形式有：多沟交替式氧化沟（如三沟式，五沟式）及其改进型、卡鲁塞尔氧化沟及其改进型、奥贝尔(Orbal)氧化沟及其改进型、一体化氧化沟等。他们都具有一定的脱氮除磷能力：3.2.PI型氧化沟的脱氮除磷 PI（PhaseIsolation）型氧化沟，即交替式和半交替式氧化沟，是七十年代在丹麦发展起来的，其中包括DE型、T型和VR型氧化沟，随着各国对污水处理厂出水氮，磷含量要求越来越严，因而开发出现了功能加强的PI型氧化沟，主要由Kruger公司与Demmark技术学院合作开发的，称为Bio-Denitro和Bio-D
40、enipho工艺，这两种工艺都是根据A/O和A2/O生物脱氮除磷原理，创造缺氧/好氧，厌氧/缺氧/好氧37的工艺环境，达到生物脱氮除磷的目的。3.2.1 DE型、T型氧化沟脱氮工艺 DE型氧化沟为双沟系统，T型氧化沟为三沟系统，其运行方式比较相似，都是通过配水井对水流流向的切换，堰门的起闭以及曝气转刷的调速，在沟中创造交替的硝化，反硝化条件，以达到脱氮的目的。其不同之处在于DE型氧化沟系统是二沉池与氧化沟分建，有独立的污泥回流系统；而T型氧化沟的两侧沟轮流作为沉淀池。3.2.2 VR型氧化沟脱氮工艺 VR氧化沟沟型宛如通常的环形跑道，中央有一小岛的直壁结构，氧化沟分为两个容积相当的部分，其水平
41、形式如反向的英文字母C，污水处理通过二道拍门和二道出流堰交替起闭进行连续和恒水位运行。383.2.3PI型氧化沟同时脱氮除磷工艺交替式氧化沟在脱氮效果上良好，为了达到除磷效果，通常在氧化沟前设置相应的厌氧区或构筑物或改变其运行方式。据国内外实际运行经验显示，这种同时脱氮除磷工艺只要运行时控制的好，可以取得很好的脱氮除磷效果。西安北石桥污水净化中心采用具有脱氮除磷的DE型氧化沟系统（前加厌氧池），一期工程处理能力为15万立方米/天，对各阶段处理效果实测结果表明，DE型氧化沟处理城市污水效果显著。COD、TN、TP的总去除效率分别达到87.5%91.6%，63.6%66.9%，85.0%93.4%
42、，出水TN为9.010.1mg/l,TP为0.420.45mg/l,出水水质优于国家二级出水排放标准。39 上述三种PI型氧化沟脱氮除磷工艺都有转刷的调速，活门、出水堰的启闭切换频繁的特点，对自动化要求高，转刷利用率低，故在经济欠发达的地区受到很大的限制。3.3 奥贝尔氧化沟脱氮除磷工艺 Orbal氧化沟简称同心圆式，它也是分建式，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深较大，它的脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需前加厌氧池。应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO(如外环为0，中环为1，内环为2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4.04.5m,动力效率与转刷接近，现已
43、在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。3.4 卡鲁塞尔氧化沟脱氮除磷工艺403.4.1传统的卡鲁塞尔氧化沟工艺 卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制的。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。至今世界上已有850多座Carrousel氧化沟系统正在运行，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，
44、使活性污泥易于沉降，设计有效水深4.04.5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%。413.4.2.单级卡鲁塞尔氧化沟脱氮除磷工艺 单级卡鲁塞尔氧化沟有两种形式：一是有缺氧段的卡鲁塞尔氧化沟，可在单一池内实现部分反硝化作用，使用于有部分反硝化要求，但要求不高的场合。另一种是卡鲁塞尔A/C工艺，即在氧化沟上游加设厌氧池，可提高活性污泥的沉降性能，有效控制活性污泥膨胀，出水磷的含量通常2.0mg/l以下。以上两种工艺一般用于现有氧化沟的改造，与标准的卡鲁塞尔氧化沟工艺相比变动不大，相当于传统活性污泥工艺的
45、A/O和A2/O工艺。3.4.3.合建式卡鲁塞尔氧化沟 缺氧区与好氧区合建式氧化沟式美国EIMCO公司专为卡鲁塞尔系统设计的一种先进的生物脱氮除磷工艺（卡鲁塞尔2000型）。它的构造上的主要改进是在氧化沟内设置了一42个独立的缺氧区。缺氧区回流渠的端口处装有一个可调节的活门。根据出水含氮量的要求，调节活门张开程度，可控制进入缺氧区的流量。缺氧和好氧区合建式氧化沟的关键在与于对曝气设备充氧量的控制，必须保证进入回流渠处的混合液处于缺氧状态，为反硝化创造良好环境。缺氧区内有潜水搅拌器，具有混合和维持污泥悬浮的作用。在卡鲁塞尔2000型基础上增加前置厌氧区，可以达到脱氮除磷的目的，被称为A2/C卡鲁
46、塞尔氧化沟。四阶段卡鲁塞尔Bardenpho系统在卡鲁塞尔2000型系统下游增加了第二缺氧池及再曝气池，实现更高程度的脱氮。五阶段卡鲁塞尔Bardenpho系统在A2/C卡鲁塞尔系统的下游增加了第二缺氧池和在曝气池，实现更高程度的脱氮和除磷43 综上所述，厌氧，缺氧与好氧合建的氧化沟系统可以分为三阶段A2/O系统以及四、五阶段Bardenpho系统，这几个系统均是A/O系统的强化和反复，因此这种工艺的脱氮除磷效果很好，脱氮率达90%95%。3.4.4.合建式一体化氧化沟 是指集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独二沉池的氧化沟。这种氧化沟设有专门的固液分离装置和措施。它既是连
47、续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论上讲最经济合理，且具有很好的脱氮除磷效果。一体化氧化沟除一般氧化沟所具有的优点外，还有以下独特的优点：工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池；44 污泥自动回流，投资少、能耗低、占地少、管理简便；造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少；固液分离效果比一般二次沉淀池高，使系统在较大的流量浓度范围内稳定运行。45四、氧化沟的发展前景经过几十年的使用、研究、开发和改进，氧化沟系统在池型结构、运行方式、曝气装置、处理规模和使用范围等方面都得到了长足的发展。据资料介绍，迄今欧洲已有的氧化沟污水处理厂超过2000座，北美超过800座
48、，中国目前正在建造和已投入运行氧化沟的也有很多，氧化沟自问世以来，经久不衰的一个重要原因是污水在一个闭合沟渠中完成污水净化。从理论上讲，它既有推流反应的特征，又有完全混合反应的优势。前者使其具有出水优良的条件，后者使其具有抗冲击负荷的能力，正因为有这个环流，且有能量区分的缘故，使它具有其他许多污水生物处理技术所拥有的众多优势，其中最为显著的是工作稳定可靠。46氧化沟的未来发展方向：（1）加强反应器的生物除磷脱氮功能。至今氧化沟系统多为活性污泥法，可以借鉴生物膜理论，提高单位反映器的微生物总量，高效脱氮除磷是氧化沟技术研究的主要方向。（2）提高氧化沟中微生物的活性，提高氧化沟中微生物的耐毒性冲击是氧化沟技术研究的潜在方向。（3）提高氧化沟设备的性能和监控技术使氧化沟系统进一步节能，提高曝气器的充氧效率及水下推进器的性能，同时减少维修，这是氧化沟技术发展的主要方向。（4）提高氧化沟的耐寒，减少占地面积和工程造价，使其得到更广泛的应用。4748