污水處理工程卡魯塞爾氧化溝工藝應用概述

鄭 晨 張東曉 龍 盼

（鄭州大學 水利與環(huán)境學院，河南 鄭州 450001）

卡魯塞爾氧化溝是由荷蘭的DHV 公司于1967 年開發(fā)研制。 在我國頒布的《氧化溝設計規(guī)程》(CSCS112:2000)中定名為豎軸表曝機氧化溝。 在原卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)的基礎上,1999年DHV 公司在其美國的專利特許公司EIMCO 發(fā)明了卡魯塞爾2000 氧化溝系統(tǒng)[1]。 與傳統(tǒng)的污水處理方法相比，卡魯塞爾氧化溝有以下特點：在針對城市污水處理時不設預沉池；工藝穩(wěn)定可靠；污泥穩(wěn)定，可直接干化，不設消化池；工藝控制簡單；池壁共用，降低了工程造價[2]。

1 卡魯塞爾2000 氧化溝工藝原理

1.1 厭氧區(qū)

兼性細菌能夠在厭氧條件下將溶解性BOD 轉化成小分子產(chǎn)物，聚磷菌在吸附時將優(yōu)先吸附這些小分子產(chǎn)物，并轉化成細胞內的碳源。 同化過程中通過水解糖類以及聚磷來產(chǎn)生能量，水解產(chǎn)物中含有磷酸鹽。 好氧條件下的聚磷菌在磷酸鹽釋放后有很強的吸磷能力，可在超過其自身生長需求的條件下吸收、存貯磷，并合成新的聚磷菌細胞、產(chǎn)生富磷污泥，以剩余污泥為載體將磷排出污水處理系統(tǒng)。

1.2 缺氧區(qū)

缺氧池位于厭氧池之后， 部分后續(xù)工藝的混合液通過內回流的形式進入?yún)捬醭兀哿拙云渲械南跛猁}作為最終電子受體分解細胞內的聚β 羥丁酸，產(chǎn)生的能量用于聚磷的合成以及磷的吸收。 此外，反硝化菌利用回流液中的硝酸鹽及原水中部分可生物降解有機物進行反硝化，從而達到脫硝的目的。

1.3 好氧區(qū)

氧化溝中交替出現(xiàn)好氧、缺氧環(huán)境，使其兼具生物除磷、硝化以及反硝化的條件。 好氧區(qū)中的聚磷菌主動吸收周圍環(huán)境中的磷，在體內以聚磷的形式超量儲存。 這些聚磷菌通常以富磷污泥的形式存在于剩余污泥當中，沉淀分離時進入污泥脫水系統(tǒng)，從而排除污水處理系統(tǒng)，達到污水除磷目的。 污水中的氨氮在亞硝化細菌和硝化細菌的作用下發(fā)生硝化反應生成亞硝酸鹽和硝酸鹽，充分滿足硝化與反硝化細菌的生長，保證系統(tǒng)的硝化與反硝化能力。

2 卡魯塞爾2000 氧化溝技術優(yōu)點

（1）卡魯塞爾2000 氧化溝保留了前置反硝化過程的一切優(yōu)點，如可恢復硝化階段約50%的堿度；節(jié)省曝氣能耗等。

（2）在曝氣機周圍設置側向導流渠，可在不增加回流動力的條件下， 將流量相當于進水流量的400%的硝化液回流至前缺氧區(qū)進行反硝化，反硝化效率高，節(jié)能效果明顯。 在前面設置厭氧區(qū)，可改善活性污泥的沉降性能，有效抑制活性污泥膨脹，為生物除磷提供良好的環(huán)境。

（3）在氧化溝最前端設置選擇池，選擇池前設有污泥分配槽，回流污泥進入選擇池前先經(jīng)過污泥分配槽，回流污泥進入選擇池的流量可根據(jù)實際運行狀況控制。 回流污泥經(jīng)回流污泥泵進入選擇池前，通過電磁流量計測量回流污泥量，回流污泥泵的運行依據(jù)運行情況調節(jié)和控制，進而實現(xiàn)進水量與回流污泥的合理配比，以達到更優(yōu)的處理效果。

（4）選擇池后設厭氧池，每座厭氧池中各設1 臺潛水攪拌機，以防止回流污泥在與原水混合后發(fā)生沉降以及部分有機物被氧化分解。

（5）厭氧池出水進入氧化溝的前反硝化區(qū)，前反硝化區(qū)約占氧化溝總容積的15%， 是卡魯塞爾2000 型氧化溝的主要特色之一。

3 卡魯塞爾2000 氧化溝運行時存在的問題

3.1 污泥上浮

如果在實際運行時不能很好地控制二沉池中污泥的停留時間，則易使腐化污泥上浮；曝氣時間過長則會使出水硝酸鹽濃度偏高,在二沉池中易發(fā)生反硝化作用,從而發(fā)生污泥上浮；若廢水中含油量過高，則會發(fā)生污泥挾油上浮。 在實際操作中若發(fā)現(xiàn)反硝化,則應減小曝氣量，增大回流或排泥量；若污泥沉降性差,可加入惰性物質或混凝劑；若出現(xiàn)污泥腐化，則應加大曝氣量，清除堆積污泥，改善池中水力條件。

3.2 污泥膨脹

絲狀菌性污泥膨脹可由氧化溝中污泥負荷過高， 溶解氧不足，排泥不暢等因素引發(fā)。 細菌在吸取了大量營養(yǎng)物質后，由于溫度低，代謝速度較慢，致使大量高粘性的多糖類物質在細胞內積累，活性污泥的表面附著水含量增加，SVI 值升高，并形成污泥膨脹。

3.3 污泥沉積及處理水流速不均勻

當機械推力不夠或曝氣不足，水的流速偏低時，會使溝底沉積大量污泥，減少氧化溝的有效容積，影響出水水質。 為此可在池中安裝水下推動器以增加推力、改善流速、提高充氧能力。

3.4 總磷排放超標

系統(tǒng)內聚磷菌吸磷不完全會導致污水處理廠在運行過程中出現(xiàn)總磷排放超標現(xiàn)象。 而考慮到用生物方法來控制總磷排放已經(jīng)難于達到較好效果，故可向厭氧池中投加聚合鋁，將溶解磷沉淀于污泥中從而取得較好的處理效果。

4 結語

經(jīng)污水處理廠多年應用證明, 卡魯塞爾2000 氧化溝工藝具有除磷脫氮能力良好、抗沖擊負荷能力強和運行管理方便等優(yōu)點, 出水指標可達城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）的一級標準。 但針對實際運行中出現(xiàn)的問題，氧化溝工藝可以從以下方面改進：（1） 提高表面曝氣設備的性能提高充氧量；（2） 控制水中絲狀菌的放置減少污泥膨脹；（3）通過對進水進行預處理實現(xiàn)對泡沫及污泥上浮問題的控制。

[1]TonJoha，呂斌.卡魯塞爾2000 型氧化溝設計方法[J].中國給水排水,1999(9)

[2]陳學群，俞愛媚，呂斌.卡魯塞爾氧化溝技術演變規(guī)律的探究[J].給水排水，2002，28（2）：19-21