水處理氧化溝工藝

(3)氧化溝工藝可以將曝氣池和二沉池合建成一體，而且池深較淺，轉刷曝氣設施容易制作。因此流程簡單，施工方便。'

(4)對水溫、水質和水量的變化適應能力較強，通常不設初沉池和二次沉澱池，經過長時間曝氣的汙泥可直接濃縮和脫水。

(5)由于氧化溝的水力停留時間和泥齡接近延時曝氣法，比其他活性汙泥法長，懸浮有機物和溶解性有機物可以同時得到較徹底的去除。因此處理出水水質較好，剩余汙泥量少。主要用于處理濃度較低的城市汙水或用于工業廢水二級處理後的深度處理。

(6)氧化溝的主要缺點是占地面積大。

4.氧化溝的技術特點

(1)構造形式的多樣性

傳統氧化溝的曝氣池呈封閉的溝渠形式，溝渠的形狀和構

造演變成了許多新型的氧化溝技術。溝渠可以是圓形或楠圓形，可以是單溝或多溝。多溝系統可以是一組同心的相互連通的溝渠（如Orbal式氧化溝），也可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠（如三溝式氧化溝），有與二沉池合建的，也有與二沉池分建的；合建式氧化溝的又有體內式船形沉澱池和體外式側溝沉澱池等。多種多樣的構造型式，賦予了氧化溝靈活機動的運行方式，使其通過與其他處理單元組合，滿足不同的出水水質要求。

(2)曝氣設備的多樣性

從氧化溝技術發展的曆史來看，氧化溝曝氣設備的發展，在—定程度上反映了氧化溝工藝的發展，新的曝氣設備的?苑⒑陀τ茫???馕蹲乓恢中碌難趸?倒ひ盏牡??Ｑ趸?黨Ｓ玫鈉仄?璞赣凶?ⅰ⒆?碳捌渌?砻嫫仄??蜕淞髌仄?鞯龋?趸?導際醴⒄褂敫咝?仄?璞傅姆⒄故敲懿豢煞值模?煌?鈉仄?璞稈荼涑霾煌?難趸?敵褪劍?绮捎米?⒌?asveer氧化溝、采用表曝機的卡魯塞爾氧化溝和采用射流曝氣的JAC氧化溝等。

(3)曝氣強度的可調節性

氧化溝的曝氣強度可以調節，其一是通過出水溢流堰調節堰的?度改變溝渠內的水深，即改變曝氣裝置的淹沒深度，改變氧量適應運行的需要。淹沒深度的變化對于曝氣設備的推動力也會產生影響，從而對水流速度產生調節作用。其二是通過調節曝氣器的轉速進行調節，從而調整曝氣強度和推動力。與其他活性汙泥法不同的是，氧化溝的曝氣裝置只設在溝渠的一處或幾處，數目多少與氧化溝型式、原水水量水質等有關。

(4)具有推流式活性汙泥法的某些特征

每條氧化溝的流態具有推流性質，進水經過曝氣後到流至出水堰的過程中可以形成沉降性能良好的生物絮凝體，這樣不僅可以提高二沉池的泥水分離效果，還可以發揮較好的除磷作用。同時通過對系統的合理控制，可以使氧化溝交替出現缺氧和好氧狀態，進而實現反硝化脫氮的目的。

(5)使預處理、二沉池和汙泥處理工藝簡化氧化溝的水力停留時間和泥齡都比一般生物處理法要長，汙水中懸浮狀有機物可以和溶解狀有機物同時得到較徹底的氧化，所以可以不設初沉池。由于氧化溝工藝的負荷較低，排出的剩余汙泥量較少且性質穩定，因此不需要進行厭氧消化，只需要濃縮脫水。交替式氧化溝和一體式氧化溝可以不再單獨設置二沉池，從而使處理流程更加簡化。

5.常用氧化溝的類型

(1)卡魯塞爾氧化溝

卡魯塞爾（Carrousel)氧化溝是應用立式低速表面曝氣器供氧並推動水流前進的氧化溝型式，彌補了轉刷式曝氣氧化溝的技術弱點，渠道深度更大、效率更高，標准的卡魯塞爾氧化溝構造見圖 [#]-21。

圖3-21標准卡魯塞爾氧化溝示意圖 [#]—汙水泵站；1’一回流汙泥泵站；2—氧化溝；3—轉刷曝氣器；

4一剩余汙泥排放；5—處理水排放；蔔二次沉澱池

卡魯塞爾氧化溝是一個多溝串聯系統，進水與活性汙泥混合後沿箭頭方向在溝內不停地循環流動。表曝機與分隔牆的布局使混合液被表曝機從上遊推流到下遊，並在溝內維持足夠的流動速度。在正常的設計流速下，溝內混合液的流量是進水量的50~ [#]00倍，混合液平均每5~20min完成一次循環，具體的循環時間與氧化溝的長度、寬度、深度和進水水量等有關。這種流態可以防止短流，同時通過完全混合作用產生很強的耐沖擊負荷能力。

卡魯塞爾氧化溝在每組溝渠安裝一個立式低速表面曝氣

機，安裝位置在溝渠的一端，因此形成了靠近曝氣機下遊的富氧區和曝氣機上遊的及外環的缺氧區。這不僅有利于生物凝聚，使活性汙泥易于沉澱，而且可以起到脫氮和除磷的效果。BOD5的去除率可以達到95%~99%，脫氮效率約爲90%，除磷效率約爲50%，如果投加鐵鹽，除磷效率可達95%。因此卡魯塞爾氧化溝工藝特點可總結爲四點：①立式表面曝氣機單機功率大（大可達150kW)並可以及時調整，節能效果顯著；

②立式表面曝氣機的混合攪拌功能強大，有利于來水與活性汙泥的混合，提高了氧化溝的耐沖擊負荷的能力；③立式表面曝氣機的溶氧效果好，平均傳氧效率可達2.1kg02/(kW*h)以上；

④卡魯塞爾氧化溝溝深可達5m以上，使氧化溝占地面積減少，降低基建投資。

爲滿足日益嚴格的水質排放標准的要求，卡魯塞爾氧化溝在標准池型的基礎上，又開發了一些新的池型，這些新型的卡魯塞爾氧化溝在提高處理效率、降低運行能耗、改善活性汙泥性能等方面都和標准池型有了一定程度的提高，尤其加強了生物脫氮除磷功能。比如卡魯塞爾A2C工藝是在卡魯塞爾氧化溝的上遊加設了厭氧池，不僅提高活性汙泥的沉降性能、有效抑制活性汙泥膨脹，而且爲生物除磷提供了先期徹底釋放磷的場所、即爲在好氧段的吸收磷創造了條件，通過及時排放剩余汙泥可以使出水的總磷含量降到2mg/L以下。

(2)奧貝爾氧化溝

奧貝爾(Orbal)氧化溝是一種多級氧化溝，溝中安裝有曝氣轉盤，來實現充氧和混合，水深爲2~ [#].6m，溝底流速爲0.3~0.9m/s。奧貝爾氧化溝的構造形式爲獨特的同心圓型的多溝槽系統(見圖3-22)，進水先引人外側的溝中，並在其中不斷循環的同時進人下一個溝，相當于一系列完全混合反應器串聯在一起，後從中心的溝中排出。圓形或橢圓形的平面結構，比其他渠道較長的氧化溝型式更能利用水流慣性，可節省能量，多渠串聯的型式又可減少水流短路現象。每一圓形溝渠都表現出各自的 [#]16

特性，比如對氧的吸收率進水溝高、出水溝低，這樣的結構使奧貝爾氧化溝具有推流式活性汙泥法的特征。

圖3-22奧貝爾氧化溝示意圖 [#]，2, [#]—同心圓形溝槽

常見的奧貝爾氧化溝爲三溝型，由內至外的三溝容積分別爲總容積的60%~ [#]0%、20%~ [#]0%和10%。盡管奧貝爾氧化溝進水很快在單個溝渠內通過擴散分布均?颍??倉皇竊谄涔的谑迪滯耆?旌希?氲诙?的凇⒌谌?的诘乃?省⑷芙庋酢⒆饔玫刃閱芫哂忻飨緣牟钜臁＝?說谝還档奈鬯?????唐仄?鹘涟璩溲鹾螅?旌弦旱娜芙庋跞勻喚咏?诹恪Ｕ馐怯捎诨旌弦憾勻芙庋醯奈?绽?盟俾矢哂诠┭跛俾剩??诎鹵炊?趸?島笠還抵械娜芙庋跤捎谖?章實投?氏紙細叩呐ǘ取Ｎ?谠寄芰浚?話愕钡谝還档娜芙庋跖ǘ壬仙?匠??.5mg/L時，應當稍微降低整個系統的充氧量；而當第三溝的溶解氧濃度低于1.5mg/L時，應當稍微提高整個系統的充氧量。曝氣轉盤的浸沒深度通常在30~ [#]0cm之間變化，而這個變化可以通過調整淹沒式孔口或可調出水堰的淹沒深度來實現。

奧貝爾氧化溝在時間和空間上的分階段性，對于達到高效的硝化和反硝化十分有利。第一溝內的低溶解氧，因爲存在容易利用的碳源，自然會出現反硝化作用，即硝酸鹽被轉化爲氮氣，同時微生物釋放磷。而在其他溝特別是後一溝內由于溶解氧較高，有機物可以被氧化得很徹底，氨氮也可以達到完全硝化，同時微生物吸收汙水中的磷。

(3)交替式氧化溝

常見交替式氧化溝有雙溝（D)式和三溝（T)式兩種，使用的曝氣設施爲曝氣轉刷。由于雙溝式氧化溝的設備閑置率較高（超過50%)，三溝式氧化溝在實際中的應用量更多。三溝式氧化溝實際上是一個A/0活性汙泥系統，具有生物脫氮功能，傳統去除BOD5S溝式氧化溝的運行方式見圖3-23。

三溝式氧化溝由三個相同的氧化溝組建在一起作爲一個單元運行，三個氧化溝的鄰溝之間相互雙雙連通，兩側氧化溝可起到曝氣和沉澱的雙重作用。每個溝都配有可供進水和環流混合的轉刷，自控裝置自動控制進水的分配和出水調節堰。三溝式氧化溝具有傳統去除bod5和生物脫氮的兩種運行方式，傳統去除bod5時曝氣轉刷只有曝氣和停止兩種狀態，而在生物脫氮時，曝氣轉刷低速運轉只起到攪拌保持溝內汙泥呈懸浮狀態的作用，通過改變轉刷的轉速實現好氧和缺氧的轉變一般都是自動控制。表3-4列出了三溝式氧化溝脫氮時的運行方式。

階段A:汙水進人第I溝，轉刷以低速運轉僅使溝內汙泥在懸浮狀態下環流，所供氧量則不足以使溝內有機物氧化。此時，活性汙泥中的微生物強制利用上一階段產生的硝態氮作爲氧源，有機物被氧化，硝態氮被還原成氮氣溢出；同時，自動調節出水堰上升，汙水與活性汙泥一起進人第n溝。第n溝內的轉刷高速運轉，混合液在溝內保持恒定環流，轉刷所供氧量足以氧化有機物並使氨氮轉化爲硝態氮，處理後的混合液進人第in溝。第in溝轉刷處于閑置狀態，此時只作爲沉澱池實現泥水分離，處理後的汙水通過已降低的出水堰從第in溝排出。

表3-4三溝式氧化溝生物脫氮運行方式

運行階段ABCDEF

IninInIQInDIIDIInfflIUDI

溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝溝

各溝狀態反

硝硝沉硝硝沉沉硝沉沉硝反

硝沉硝硝沉硝沉

化化澱化化澱澱化澱澱化化澱化化澱化澱

延續時間/h2.50.51.02.50.51.0

階段b:汙水人流從第I溝轉向第n溝，第I溝和第II溝內的轉刷均高速旋轉。第I溝從缺氧狀態逐漸變爲好氧狀態。在第n溝內處理後的混合液進人第in溝，第in溝仍作爲沉澱池實現泥水分離，處理後的汙水從第m溝排出。

階段c:進水仍進人第n溝，第I溝轉刷停止運行，由運轉轉變爲靜止沉澱狀態，開始泥水分離，到本階段結束，分離過程也同時完成。處理後的汙水仍然從第in溝排出。

階段d:進水從第II溝轉向第in溝，第I溝出水堰降低，第hi溝出水堰升高，出水從第I溝引出。同時，第in溝內轉刷開始低速運轉，混合液從第m溝流向第n溝；在第n溝曝氣後進人第I溝，第I溝成爲沉澱池。階段D和階段A的工作狀態類似，所不同的是第I溝和第m溝的作用正好相反，反硝化發生在第m溝，出水從第I溝排出。

階段e:進水從第in溝轉向第n溝，第m溝內的轉刷開始高速運轉；第I溝仍作爲沉澱池，處理後的汙水通過第I溝出水堰排出。

階段f:進水仍進人第n溝，第瓜溝轉刷停止運行，由運轉轉變爲靜止沉澱狀態，開始泥水分離，到本階段結束，分離過程|IMW成處理後的汙水仍然從第I溝排出。階段E和階段B的I作狀態類似，所不同的是第II溝和第DI溝的作用正好相反。

(4)一體式氧化溝

一體式氧化溝又稱合建式氧化溝，是指集曝氣、沉澱、泥水分離和汙泥回流等功能爲一體、不需建造單獨二沉池的氧化溝。早的間歇運行氧化溝也是一體式氧化溝，但現在的一體式氧化溝指的是設有專門的固液分離裝置和措施的氧化溝。一體式氧化溝常用的固液分離裝置型式有內置式和外置式兩種。

內置式固液分離裝置設置在氧化溝的横斷面上，利用了豎流沉澱和斜板沉澱的i作原理。氧化溝的混合液從其底部流過時，混合液向上流過分離器，固相汙泥的上升速度小于上清液的上升速度，因而實現固液分離。固液分離器內相對靜止的水流和氧化溝內流動水流間產生的壓力差所形成的抽吸作用，使沉澱下來的汙泥自動回流到反應器中並和其他混合液再混合在一起，因此這種分離裝置受溝內水流條件的影響較大。常用的內置式固液分離裝置型式有船型（見圖3-24)和BMTS型等。

圖3-24船型一體式氧化溝示意圖注：槽內流速v,爲船式沉澱池底部流速的60%

船型沉澱槽設在氧化溝的一側，所占氧化溝的容積比爲 [#]%~ [#]1%,但其寬度小于氧化溝的寬度，就像在氧化溝內放置的一條船，船型氧化溝也因此得名。混合液在其底部及兩側流過，在沉澱槽下遊一端設有進水口，部分混合液由此進人沉澱槽，即沉澱槽內的混合液流動方向與氧化溝內的混合液流動方向相反。汙泥在沉澱槽內下沉並由底部的汙泥鬥收集回流到氧化溝，澄清出水則由沉澱槽上遊的溢流堰收集排出。船型固液分離裝置底部采用一系列均勻排列的倒V形板，使混合液能夠均勻進入而沉澱汙泥能迅速回流，同時底部開孔很多使其中的水流上升速度很慢，對汙泥緩沖層和汙泥回流的影響很小。分離器內流態處于層流狀態有利于大顆粒絮體的形成，這些大顆粒絮體在船型分離器的上部形成懸浮汙泥層，將不斷上湧的混合液中的汙泥顆粒吸附和截留，從而提高出水水質。汙泥層中過多的汙泥絮體在重力作用和底部水流的抽吸作用下，又可以不斷回流到氧化溝的水流中。

外置式固液分離裝置對氧化溝斷面和溝內混合液的正常流動幾乎不產生影響，水力條件較好。比較典型的外置式固液分離裝置是側渠型固液分離裝置（見圖3-25)。

圖3-25側渠型一體化氧化溝示意圖

側渠型固液分離裝置設置在氧化溝一側的中間位置並貫穿整個池深，循環混合液在分離器部位流過時，部分混合液會進入沉澱區底部，再向上通過傾斜擋板，上清液用淹沒式穿孔管排出，沉澱汙泥則沿擋板下滑，由混合液攜帶流走。這種分離器占據氧化溝的斷面少，對氧化溝內混合液流動的影響小，固液分離裝置自身的水力分離條件也較好，分離效果優于內置式固液分離裝置。

外置式固液分離裝置利用了平流沉澱的原理，其特殊的構造使得混合液在分離器內的上升流速逐漸減小，保持較平穩的層流狀態，促使汙泥互相發生絮凝並在重力作用下與水分離，絮凝的汙泥形成了一道懸浮汙泥層，可以將新進人分離器混合液中的汙泥顆粒截留下來，實現泥水分離。這一過程和懸浮澄清池相似，但外置式固液分離裝置內的汙泥層不是長時間固定停留在分離器中，而是在重力作用下不斷循環流動回流到氧化溝混合液中，即這種懸浮汙泥層是不斷自動更新的。新的混合液中的汙泥不斷加人汙泥層，而同時又有部分汙泥在不斷回流到混合液中，汙泥在分離器中的停留時間較短。由于具有這種獨特的分離機理，外置式固液分離裝置的沉澱分離敢率優于普通型式的二沉池。