氧化溝工藝在污水處理中的應用研究

摘要：隨著時代的發展，人類對自然界的開發利用日益加深，自然資源漸漸減少。近些年，工業的發展和城市的人口逐漸高度集中，許多城市產生了大量的垃圾、生活污水和工業廢水，這些廢水未經處理就流入水中，導致增加了很多水中的微量元素和有機物等營養物質的濃度，使水體受到嚴重污染。文章對氧化溝工藝在污水處理中的應用進行了探討。

關鍵詞：氧化溝工藝；污水處理；垃圾；生活污水；工業廢水 文獻標識碼：A

中圖分類號：X703 文章編號：1009-2374（2016）23-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.043

近年來，隨著我國城市人口的不斷增加，工業發展日益迅速，污水的排放量日益增多，其他行業也會有不定量的污水排出，過量的污水使得污水處理面臨著巨大的壓力。導致水污染事件在我國頻繁發生，使人們的日常生活都受到了嚴重的影響，同時對我國社會的發展和經濟的增長造成了巨大的障礙，使生態環境面臨著嚴重的威脅，水體的營養化過量是水體污染的主要原因之一。所以想要解決問題就要對傳統的活性污泥法進行革新，使之更加經濟合理。氧化溝又名氧化渠，主要是經改良型循環流動式的活性污泥法，一般選擇低負荷的延時曝氣方式運行，有好的出水水質，運作起來具有流程簡單、方式靈活、性能穩定、經濟性好、易管理等優點。現階段，污水處理中氧化溝工藝應用范圍較為廣泛。相關數據統計，歐美國家擁有氧化溝數量不少于3000座，它對人類的重要性不容小覷。

1 氧化溝工藝

氧化溝在1954年由荷蘭建成，它是一座污水處理廠，是活性污泥法的一種變型。在建成以前它是一個斜坡池壁的間歇運行反應池。白天屬于曝氣池，晚上屬于沉淀池，它在生化需氧量方面去除率高于97%。氧化溝自建成以后，就得到全世界的廣泛關注，因為氧化溝工藝結構簡單、操作方便、排污效果好。自我國推進城鎮化建設以來，在我國污水處理方法上占據了不可撼動的地位，氧化溝工藝已經成為污水處理中炙手可熱的工藝。盡管隨著時代的變遷，科技越來越發達，我國也相繼采用過許多先進的污水方面處理的技術，但與氧化溝工藝相比，其運作流程均不如氧化溝工藝的簡單、穩定，也不如氧化溝工藝的靈活、方便以及低額的處理費用，所以氧化溝工藝在污水處理方面有著至關重要的意義。近幾年，在相關范圍內應用廣泛的氧化溝類型主要包括帕斯韋爾（Pasveer）氧化溝、卡魯塞爾（CarrouSel）氧化溝、奧伯爾（0rbal）氧化溝、T型氧化溝（三溝式氧化溝）、DE型氧化溝和一體化氧化溝。

1.1 氧化溝技術

氧化溝技術是一種運用延長時間曝氣，連續進出水，不設置初沉池，使微生物污泥在污水曝氣凈化得以處理的方法，并且也增強了穩定性，達到嚴格要求標準，污泥消化池也不需要再設置，這樣使處理設備更加簡化。在曝氣裝置特定部位，污水與活性污泥混合液經定位布置后，可出現曝氣及推動，在閉合渠道內二者進行持續循環流動，污泥呈懸浮狀態，有利于污水混合，最后經二沉池或固液分離器完成泥水分離處理，保證了污水凈化效果更加明顯。隨著時間的發展，氧化溝技術得到了明顯進步，氧化溝技術的種類更加豐富。氧化溝結合推流和完全混合的技術優勢，大大提高了氧化溝內的緩沖能力，這樣使得氧的傳播更加便利。

1.2 氧化溝的特證

氧化溝之所以又名氧化渠，主要是因構筑物為封閉式的環形溝渠，是在活性污泥法基礎上形成。污水和活性污泥在曝氣的渠道內持續流動，因此又得到“循環曝氣池”“無終端曝氣池”等稱呼。氧化溝水利停留時間越長，其有機負荷就越低，所以其本質就是一種延時曝氣系統。氧化溝設計參數分析如下：水利停留時間設置為10～40h，污泥齡在20d以上，有機負荷在0.05～0.15kg BOD5/（kgMLSS·d）范圍內，容積負荷在0.2～0.4kg BOD5/（m3·d）范圍內，活性污泥濃度設置為2000～6000mg/L，溝內平均流速設置為0.3～0.5m/s范圍內。氧化溝由溝體、進出水裝置、曝氣設備、導流和混合設備結合而成。溝體內形狀多樣，溝面形狀大多呈梯形或矩形。氧化溝的處理效果非常好，氧化溝的進水裝置、水利水流和排污等功效都具有其獨有的優勢。氧化溝技術與其他的去污工藝相比，獨特的技術性能主要體現在：（1）氧化溝可以在短期內呈現出推流的特征，在長期內呈現出混合的特征，這樣的表現使緩沖能力得到有效的克服和提高，兩者相互結合可增加氧化溝體內緩沖能力。另外，氧化溝系統抵御強大的沖擊力，可增加氧化溝內的循環流量，從而可有效地解決污泥沉積問題；（2）氧化溝可用于硝化生物處理，溶解氧的濃度，由于曝氣設備的定位功能，氧濃度濃度梯度會沿水流方向逐漸出現，使溝內同時具有好氧區和缺氧區，促進好氧區和缺氧區之間的相互轉化，提供了硝化、反硝化作用條件，有一定的去除氨氮、總氮的能力；（3）氧化溝有兩個能量區，分別是高能區和低能區。高能區一般設置在曝氣設備附近，為氧的轉移和液體的充分混合提供便利。低能區為了保證污泥懸浮狀態良好，可增加污泥絮凝機會；（4）氧化溝得以運行的靈活，曝氣和推流混合的分離起了主要作用；（5）氧化溝的HRT和SRT均較長，一般情況下，HRT為8～40小時，SRT為10～30天，而硝化菌的世代周期大于10天。因此，污泥存在時間越久越有利于硝化菌的繁殖和生存，提高氨氮轉化率，去除效果較好。

2 氧化溝的應用

氧化溝的推流反應可使出水優良，完全混合反應可以抗沖擊負荷。因為氧化溝有封閉的環形溝渠，所以產生環流，正是因為這個環流，產生了能量區分，這樣可百家優勢于自身，增加了技術的完備性，保證了其工作的穩定性及可靠性。由于出水水質好且運行穩定，管理方便及與傳統活性污氧化溝技術區別明顯，所以在污水處理中得到廣泛應用。隨著技術的發展，氧化溝不僅可以處理城市內部的污水，又能處理各項工業廢水。我國開展氧化溝技術后，已完成建立了多種形式與規模的氧化溝污水處理廠，且在持續擴大中，在多個領域中開始了廣泛的應用與推廣。

3 氧化溝的缺點

氧化溝的工作流程具有簡單、運行方式靈活、工作穩定、工作成本低廉等優點，但任何事物都不會十全十美，難免也會有些不足：（1）污泥膨脹，因為廢水中會含有較多的碳水化合物，許多需要的值都不均衡，并且污泥含有的負荷過高，濃度嚴重受到影響，使對氧的溶解濃度達不到標準，使排泥不暢，開始產生堆積現象，都會引起污泥膨脹的問題；（2）泡沫存在的問題是因為在污水中含有的油脂，而氧化溝的處理能力有限，不能完全去除，泡沫就會這樣經過流轉充氧攪拌而產生。可以利用含有化學物質的除沫劑將泡沫去除，但加強水源管理是解決問題的根本方法，盡量減少未經預處理過的污水流入到城市排水系統中；（3）污泥沉積問題是因為在氧化溝中，混合液持續在內循環流動，但低速流動和平均流動達到0.3～0.5m/s的話，有部分污泥堆積，可減少氧化溝的有效容積，可對水質造成影響；（4）氧化溝的超長水力停留時間和表面曝氣系統，氧化溝設計池容一般較大設計池深往往受限，導致了該工藝占地面積大的先天性問題，在城市日益緊張的用地形勢下稍顯不足。

4 結語

目前，我國污水處理技術還有待提高，因此我國急需解決的問題是如何提高污水處理技術，使達到的效果更明顯，所產生的消耗最低。氧化溝工藝污水處理技術優勢明顯，有工藝流程簡單、處理多種不同水質的污水的特點，且在處理中具有耗能低、去污效果好、出水質量高、運行穩定、管理方便等多方面的優點，尤其是氧化溝工藝的環流，將使其以獨特的技術優勢得到污水處理行業廣泛的應用。為了使氧化溝工藝污水處理技術更加完善，措施分析如下：（1）考慮前置厭氧條件以提高脫氮除磷的效率（特別是磷去除效率）；（2）降低能耗，增加對間歇曝氣運行方式的研究與應用；（3）為提高氧的利用率研制新型曝氣設備；（4）加大氧化溝組合工藝；（5）加入填料實現膜法聯合泥法技術，這樣就使氧化溝具備完全混合及推流的特點，且有出水水質好、運行穩定、操作簡便、好管理的特點，使得氧化溝工藝在污水處理工程中的優勢得以顯著的體現。改良型氧化溝工藝在具備原有優勢的基礎上，又具備系統簡單、管理方便、節約能耗、節省占地、成本等優點，這使得企業更加重視對氧化溝工藝，并且廣泛應用在污水處理工程中。隨著科技的發展和社會的不斷進步，污水處理工藝必將會得到進一步的提高，使工藝流程更加完善。可以進行相關提升方案的研究，如膜理論的應用、深池水力條件和工藝性能的研究為降低工程造價、提高耐寒耐毒性能等提供了可能，使氧化溝工藝在污水處理中應用得更為普遍。相關的科研人員應該加大力度，集中研究提升污水處理工藝的最優方法，在原有的工藝基礎上進行改良加工，使氧化溝工藝成為污水處理技術中的中流砥柱，加強對氧化溝工藝的開發與研究，深入了解其工作原理，研制出最好的污水處理技術。

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作者簡介：段琦琦（1983-），男，安徽淮南人，供職于安徽國禎環保節能科技股份有限公司，研究方向：污水處理工藝技術應用和設備開發。

（責任編輯：王 波）