淺談污水處理工藝中的氧化溝工藝

張庶

摘 要：氧化溝是活性污泥法的一種變型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，所以它在水力流態上不同于傳統的活性污泥法，它是一種首尾相連的循環流曝氣溝渠，污水滲入其中得到凈化，最早的氧化溝渠不是由鋼筋混凝土建成的，而是加以護坡處理的土溝渠，是間歇進水間歇曝氣的，從這一點上來說，氧化溝最早是以序批方式處理污水的技術。

關鍵詞：污水；污水處理；氧化溝；工藝

氧化溝是活性污泥法的一種變型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，所以它在水力流態上不同于傳統的活性污泥法，它是一種首尾相連的循環流曝氣溝渠，污水滲入其中得到凈化，最早的氧化溝渠不是由鋼筋混凝土建成的，而是加以護坡處理的土溝渠，是間歇進水間歇曝氣的，從這一點上來說，氧化溝最早是以序批方式處理污水的技術。氧化溝污水處理工藝是在20世紀50年代由荷蘭衛生工程研究所研制成功的，投入使用以來，由于其出水水質好，運行穩定，管理方便等技術特點，已經被廣泛應用于生活污水和工業污水治理。

本文將重點介紹氧化溝工藝的原理、分類、存在的問題等。

一、氧化溝的原理

氧化溝（Oxidation Ditch）污水處理的整個過程如進水、曝氣、沉淀、污泥穩定和出水等全部集中在氧化溝內完成，最早的氧化溝不需另設初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流設備。后來處理規模和范圍逐漸擴大，它通常采用延時曝氣，連續進出水，所產生的微生物污泥在污水曝氣凈化的同時得到穩定，不需設置初沉池和污泥消化池，處理設施大大簡化。

二、氧化溝的分類

目前應用較為廣泛的氧化溝類型包括：帕斯維爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、T型氧化溝、DE型氧化溝和一體化氧化溝等。這些氧化溝在結構和運行上存在差異，各具特點。

1.卡魯賽爾氧化溝。卡魯塞爾氧化溝是氧化溝的一種類型，氧化溝又名連續循環曝氣池，是活性污泥法的變形。

（1） 卡魯賽爾氧化溝的工藝結構 。卡魯塞爾氧化溝是1967年由荷蘭DHV公司開發研制的。隨著氧化溝工藝的應用與發展，DHV公司和其在美國的專利特許公司EIMCO在原卡魯塞爾氧化溝基礎上又發明了卡魯塞爾2000系統（圖1），實現了更高要求的生物脫氮和除磷功能。

卡魯塞爾氧化溝使用定向控制的曝氣和攪拌裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內循環流動。因此氧化溝具有特殊的水力學流態，既有完全混合式反應器的特點，又有推流式反應器的特點，溝內存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內水深一般為2.5-4.5m，寬深比為2：1，亦有水深達7米的，溝中水流平均速度為0.3m米每秒。氧化溝曝氣混合設備有表面曝氣機、曝氣刷或轉盤、導管式曝氣器等，近幾年來配合使用的還有水下推進器（攪拌器）。

（2） 卡魯賽爾氧化溝的運行機理。在普通卡魯塞爾氧化溝工藝中，污水直接與回流污泥一起進入氧化溝。表面曝氣機使混合液中溶解氧D0的濃度增大。在這種充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除BOD；同時，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，混合液處于有氧狀態。在曝氣機下游，水流變成平流狀態，流速維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到溶解氧值降為零，混合液呈缺氧狀態。經過缺氧區的反硝化作用，混合液進入有氧區，完成一次循環。該系統中，BOD降解是一個連續過程，硝化作用和反硝化作用發生在同一池中。由于結構的限制，這種氧化溝雖然可以有效去除BOD，但除磷脫氦的效果有限。為了取得更好的除磷脫氮的效果，卡魯塞爾2000系統。

2.奧貝爾氧化溝。Orbal氧化溝又稱同心圓型氧化溝。

（1） 奧貝爾氧化溝的工藝結構。由三個同心橢園形溝道組成，污水由外溝道進入，由外溝道進入中間溝道再進入內溝道，在各溝道循環達數十到數百次，最后經中心島流出。在各溝道橫跨安裝有不同數量水平轉碟曝氣機進行供氧，其具有較強的推流攪伴作用。該工藝處理效果好， 運行穩定，操作簡單，具有推流式和完全混合式兩種流態的優點，對于每個溝道內來講，混合液的流態基本為完全混合式，且池容較大，循環流量大，因而具有較強的抗沖擊負荷能力，并可減少污泥膨脹現象的發生，有利于難降解有機物的去除，能保持較穩定的出水水質。若能將氧化溝的進水設計成多種可選擇的方式，能有效抵抗暴雨沖擊，增加系統運行的靈活性。例如遇到暴雨時越過外溝道，直接由中溝進水，而外溝道保留大部分活性污泥，利于系統的恢復。

該工藝處理效果好， 運行穩定，操作簡單，具有推流式和完全混合式兩種流態的優點，對于每個溝道內來講，混合液的流態基本為完全混合式，且池容較大，循環流量大，因而具有較強的抗沖擊負荷能力，并可減少污泥膨脹現象的發生，有利于難降解有機物的去除，能保持較穩定的出水水質。若能將氧化溝的進水設計成多種可選擇的方式，能有效抵抗暴雨沖擊，增加系統運行的靈活性。

（2） 奧貝爾氧化溝在實際運行中的優缺點。奧貝爾氧化溝本身為低負荷設計，污水經過外溝及中溝生物降解后，有機物濃度已非常低，因而內溝中有機負荷很低，而污泥濃度高，微生物內源呼吸較大，污泥老化嚴重而解絮，沉降性能下降引起漂泥，漂泥為黑色。此時可以通過采取適當降低氧化溝液位，減少曝氣量，加大排泥量，降低污泥濃度，提高有機負荷的方式解決。

奧貝爾氧化溝不排泥，污泥進入二沉池后，從二沉池底部排泥。污泥由二沉池回流至外溝。氧化溝內并沒有真正的厭氧環境，而磷的去除是通過活性污泥中的聚磷菌在厭氧條件下釋磷和在好氧條件下的超量吸磷，最終由污泥的排放來達到除磷的目的。這也為奧貝爾氧化溝除磷帶來了困難。雖然通過加大排泥量可彌補污泥含磷量低的問題，但達標仍存在問題。如果能擁有靈活的進水方式，合理的分配進入各個溝道的污水量，有利于提高處理效果，解決脫氮和除磷的矛盾，使其達標排放。

3.T型氧化溝。國內，從1989年第一座T型氧化溝在邯鄲東污水處理廠應用以來，有許多中小規模污水處理廠采用了該工藝。

T型氧化溝的運行模式可分為六階段、八階段硝化模式和六階段、八階段硝化-反硝化，而且可以通過PLC控制，自動化程度高。

三、結語

氧化溝有別于其它活性污泥的主要特征是環形池型，或者說只要保持溝渠首尾相接，水流循環流動，選用的特定設計參數、溝型和運行方式，就會給運行者和設計者帶來極大方便，其靈活性和適應性也非常強，有進一步研究、發展和應用的廣闊空間。

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