氧化沟的各种工艺

氧化沟的各种工艺---我的资料整理学习交流 2007-11-29 10:30:03 阅读406 评论0 字号：大中小 订阅 .

氧化沟工艺演变

氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的，而是加以护坡处理的土沟渠，是间歇进水间歇曝气的，从这一点上来说，氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。

1954年荷兰建成了世界上第一座氧化沟污水处理厂，其原型为一个环状跑道式的斜坡池壁的间歇运行反应池，白天用作曝气池，晚上用作沉淀池，其生化需氧量(BOD)去除率可达97%，由于其结构简单，处理效果好，从而引起了世界各国广泛的兴趣和关注。

氧化沟(Oxidation Ditch)污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视，而且世界卫生组织（WH0）也非常重视。在美国已建成的污水处理厂有几百座，欧洲已有上千座。在我国，氧化沟技术的研究和工程实践始于上一世纪70年代，氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的首选工艺。

氧化沟技术的演变和发展

氧化沟工艺自诞生以来，其发展过程可分为四个阶段：

1.第一代氧化沟——Pasveer氧化沟

Pasveer氧化沟当时用来处理村镇的污水，服务人口只有340人。这是一种间歇流的处理厂，它把常规处理系统的四个主要内容合并在一个沟中完成，白天进水曝气，夜间用作沉淀池，BOD5的去除率达到97%左右。

采用卧式表面曝气机曝气及推流，每隔一段时间，Pasveer氧化沟的曝气机就需停下来，使沟内的污泥沉淀，排出处理后的出水。第一代氧化沟沟深1～2.5m，为了达到连续运行，Pasveer氧化沟发展的多种形式，设置了二沉池。这一阶段的氧化沟主要是延时曝气系统。

2.第二代氧化沟——规模型和用于处理工业废水

氧化沟因其简易、运行管理方便等优点，自60年代以来其数量和规模不断增长和扩大，处

理能力已从300人口当量发展到目前的1000万人口当量。处理对象也从处理生活污水发展到既能处理城市污水又能处理工业废水。这期间，有相当多的工业废水也相继采用氧化沟技

术进行处理的工程范例。

新一代氧化沟由于采用直径1米的曝气刷（Mammoth Rotor系由Passavant公司生产）和立式曝气器（DHV公司），使氧化沟的沟深逐步扩大。使用Mammoth Rotor沟深可达3.5m，沟宽可达20m。而使用立式曝气器的氧化沟，后来称为Carrousel氧化沟，沟深可达4.5m。这一阶段的氧化沟考虑到了硝化和反硝化（Simultaneous Nitrification/Denitrification）。

3.第三代氧化沟——多样性发展

随着氧化沟技术的发展，人们从不同的角度对氧化沟作了深入细致的研究，出现了许多种新型的氧化沟，如：

•DHV（荷兰德和威）公司的Carrousel 2000型、Carrousel Dlenit型、DHV—EIMCO Carrousel氧化沟

•丹麦Kruger公司的双沟、三沟式氧化沟

•德国Passavant公司使用Mammoth Rotor的深型氧化沟

•美国Envirex公司的Orbal多环型氧化沟

这一阶段的氧化沟进一步考虑到了利用氧化沟进行除磷脱氮处理，许多新的概念被提出来，产生了许多新的设计方法。在这一时期，氧化沟出现不只是延时曝气低负荷系统，还出现了所谓“高负荷氧化沟”、“要求硝化的氧化沟”、“要求硝化反硝化及除磷的氧化沟”及“要求污泥稳定的氧化沟”等，还有许多的新的沟型出现。

4.第四代的氧化沟——曝气净化与污泥的沉淀分离一体化

80年代初期，美国最早提出将二沉淀池直接设置在氧化沟中的一体氧化沟概念，在短短的十几年中，这一概念在实际中得到迅速发展和应用，并显示出极为广阔的前景。所谓一体化氧化沟，就是充分利用氧化沟较大的容积和水面，在不影响氧化沟正常运行的情况下，通过改进氧化沟部分区域的结构或在沟内设置一定的装置，使污水分离过程在氧化沟内完成。美国环境保护局将这一技术称之谓革新即可选择的（I/A）技术。

一体化氧化沟由于其中沉淀区结构形式及运行方式不同，有多种型式，例如：

1）带沟内分离器的一体化氧化沟（BMTS式）

2）船形一体化氧化沟

3）侧沟或中心岛式一体化氧化沟（中国）

4）交替曝气式氧化沟

氧化沟技术的展望

氧化沟自从Pasveer氧化沟1954年出现以来，就是依靠其简便的方式处理污水而得到不断发展的。氧化沟应用多年，经久不衰，而且取得相当多的突破，例如：1968年出现了Carrousel氧化沟，1970年出现了Orbal氧化沟，1993年出现了Carrousel 1000型氧化沟，1998年出现了Carrousel 2000型氧化沟，而且还在不断发展，1999年又出现了Carrouse1 3000型氧化沟，80年代初出现了一体化氧化沟等。

究其原因，可以这样说，氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流，由于这种环流，是造成氧化沟长久不衰的内在原因，外在原因则是其具有多功能性、污泥稳定、出水水质好和易于管理。氧化沟有别于其它活性污泥的主要特征是环形池型，或者说只要保持沟渠首尾相接，水流循环流动，选用的特定设计参数、沟型和运行方式，就会给运行者和设计者带来极大方便，其灵活性和适应性也非常强，有进一步研究、发展和应用的广阔空间。

氧化沟工艺概述

1.1 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：10－40小时； 污泥龄：一般大于20天； 有机负荷：0.05－0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)

容积负荷：0.2－0.4kgBOD5/(m3.d)； 活性污泥浓度：2000－6000mg/l； 沟内平均流速：0.3－0.5m/s

1.2 氧化沟的技术特点：

氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reactor,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。

氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置，所以氧化沟具有独特水力学特征和工作特性：

1) 氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这样，氧化沟在短期内（如一个循环）呈推流状态，而在长期内（如多次循环）又呈混合状态。这两者的结合，即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于0.3m/s），而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内有较大的循环流量（一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。

2) 氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化－反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。

3) 氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。传统曝气的功率密度一般仅为20－30瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒－1。这不仅有利于氧的传递和液体混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期，平均速度梯度G小于30秒－1，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能。

4) 氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失，因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低20％－30％。

另外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。

1.3 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。

1.3.1 工艺的改良

工艺的改良过程大致可分为四个阶段：

阶段

型式

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

规模型氧化沟

增加沉淀池，使曝气和沉淀分别在两个区域进行，可以连续进水

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

一体化氧化沟

时空调配型（VR型，D型， T型等）

合建式（BMTS式，侧沟式，中心岛式等）

1.3.2 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。

1) 横轴曝气装置为转刷和转盘。其中转刷更为常见，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2.0－3.5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4－4.5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，我国广东省某污水厂已成功运用此种曝气系统。

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。

2.氧化沟脱氮除磷工艺

2.1 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，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。

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，

2.2.PI型氧化沟的脱氮除磷

PI（Phase Isolation）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-Denipho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/好氧的工艺环境，达到生物脱氮除磷的目的。

2.2.1 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。

(V-R) 型

图10.13 交替工作的氧化沟(D型)

图10.14 交替工作的氧化沟系统(T型)

略

1——沉砂池；2——曝气转刷；3——出水堰；4——排泥管；5——污泥井；6——氧化沟

1——沉砂池；2——曝气转刷；3——出水溢流堰；

4——排泥管；5——污泥井

2.2.2 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。

2.2.3 PI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％，出水TN为9.0－10.1mg/l,TP为0.42－0.45mg/l,出水水质优于国家二级出水排放标准。

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。

2.3 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4.0～4.5m,动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。

2.4 卡鲁塞尔氧化沟脱氮除磷工艺

2.4.1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，使活性污泥易于沉降，设计有效水深4.0－

4.5m，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％。

2.4.2.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，出水磷的含量通常在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A/O和A2/O工艺。

2.4.3.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。

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％。

另外，卡鲁塞尔3000型氧化沟也有较好的脱氮除磷效果。在此不加以详述。

2.4.4. 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：

①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；

②污泥自动回流，投资少、能耗低、占地少、管理简便；

③造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少；

④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。

一体化氧化沟的工艺特点见下图：

3 讨论

1）提高中小城市污水治理率是今后污水治理领域的重点，对于规模小于10万吨/天的中小型污水处理厂来说，氧化沟和SBR是首选工艺，目前总体来说应用最多的是氧化沟工艺，在氧化沟各种工艺中，考虑其各自的特点及污水脱氮除磷的要求，推荐中小城市使用较成熟的卡鲁塞尔氧化沟.对于合建式一体化氧化沟，国内应用该工艺的污水厂已超过十余座，其示范工程——四川新都污水处理厂己成功运行5年多，是未来氧化沟工艺发展的一个主要方向。

2）近年来，在氧化沟中尝试使用各种综合曝气装置，即采用曝气器与水下混合器独立运行，将氧化沟中的水流循环混合作用与曝气传氧作用区分开来，使氧化沟中交替出现缺氧与好氧状态，已达到脱氮除磷目的，同时这种运行方式还能取得节能的效果。据报道，这种综合曝气系统已在国外得到应用，在国内也可尝试并推广采用这种综合曝气设备。

3）微孔曝气氧化沟工艺即保留了氧化沟沿水流方向间断曝气和循环流动的特点，又克服了氧化沟因采用表面曝气机而占地面积大，充氧效率低，水流断面流速不均，池底易沉淀等不足，不失为一种可推广使用的工艺。

4）在土地十分紧张的地区，在取得较准确的设计参数的基础上，可考虑使用立体式循环氧化沟。

5）在氧化沟工艺设计中，沟深的设计是一个很重要的问题，尽管水下推进器的使用使沟深有所提高，但也并非越大越好，因为有效水深的增加会引起能量模式的改变，从而需增加动力设备就不同，引起投资和运行费用的提高。不同地质情况，不同进水水质及处理要求，有不同的沟深要求。因此，每一个选用氧化沟工艺的污水厂，都因根据各种因素综合分析以确定最佳的沟深。

氧化沟工艺在污水处理中的应用与发展

1. 前言

氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来。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[1]。

目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点[2]。本文将主要介绍Carrousel氧化沟的结构、机理、存在的问题及其最新发展。

2. Carrousel氧化沟的结构

Carrousel氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制。在原Carrousel氧化沟的基础上DHV公司和其在美国的专利特许公司EIMCO又发明了Carrousel 2000系统（见图1），实现了更高要求的生物脱氮和除磷功能。至今世界上已有850多座Carrousel氧化沟和Carrousel 2000系统正在运行。

Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5ｍ，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器[4~6]。

Carrousel 2000系统平面结构图

3. Carrousel氧化沟的机理

3.1 Carrousel氧化沟处理污水的原理

最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限[7]。

为了取得更好的除磷脱氮的效果，Carrousel 2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根）， 在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。这样，在Carrousel 2000系统内，较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷[8]。

综合采用该工艺的昆明第一污水厂[9]、长沙市第二污水净化中心[10]及漯河市污水处理

厂的运行效果可见：经过Carrousel 2000系统处理后，BOD、COD、SS的去除率均达到了90%以上，TN的去除率达到了80%，TP的去除率也达到了90%。

3.2 Carrousel氧化沟除磷脱氮的影响因素

影响Carrousel氧化沟除磷的因素主要是污泥龄、硝酸盐浓度及基质浓度。研究表明，当总污泥龄为8~10d时活性污泥中的最大磷含量为其干污泥量的4%，为异养菌体质量的11%，但当污泥龄超过15d时污泥中最大含磷量明显下降，反而达不到最大除磷效果。因此，一味延长污泥龄（例如20d、25d、30d）是没有必要的，宜在8~15d范围内选用。同时，高硝酸盐浓度和低基质浓度不利于除磷过程。

影响Carrousel氧化沟脱氮的主要因素是DO、硝酸盐浓度及碳源浓度。研究表明，氧化沟内存在溶解氧浓度梯度即好氧区DO达到3~3.5mg/L，缺氧区DO达到0~0.5mg/L是发生硝化反应及反硝化反应的前提条件。同时，充足的碳源及较高的C/N比有利于脱氮的完成[7]。

4. Carrousel氧化沟存在的问题及解决方法

尽管Carrousel氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。

4.1 污泥膨胀问题

当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。

针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：由缺氧、水温高造成的，可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（BOD5：N：P=100：5：1）；pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀[11]。

4.2 泡沫问题

由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.5~1.5mg/L。通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法去除。另外也可考虑增设一套除油装置。但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高废水及其它有毒废水的进入[12]。

4.3 污泥上浮问题

当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。

发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反硝化，应减小曝气量，增大回流或排泥量；如发现污泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件[12]。

4.4 流速不均及污泥沉积问题

在Carrousel氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.3~0.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250~300mm，转盘的浸没深度为480~ 530mm。与氧化沟水深（3.0~3.6m）相比，转刷只占了水深的1/10~1/12，转盘也只占了1/6~1/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。

加装上、下游导流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。上游导流板安装在距转盘（转刷）轴心4.0处（上游），导流板高度为水深的1/5~1/6，并垂直于水面安装；下游导流板安装在距转盘（转刷）轴心3.0m处。导流板的材料可以用金属或玻璃钢，但以玻璃钢为佳。导流板与其他改善措施相比，不仅不会增加动力消耗和运转成本，而且还能够较大幅度地提高充氧能力和理论动力效率[13]。

另外，通过在曝气机上游设置水下推动器也可以对曝气转刷底部低速区的混合液循环流动起到积极推动作用，从而解决氧化沟底部流速低、污泥沉积的问题。设置水下推动器专门用于推动混合液可以使氧化沟的运行方式更加灵活，这对于节约能源、提高效率具有十分重要的意义[14]。

5. Carrousel氧化沟的发展

由于污水处理标准中对除磷脱氮的要求越来越严格，Carrousel氧化沟也得到了进一步的发展。目前，研究及应用较多的包括以下两种类型：微孔曝气型Carrousel 2000系统、Carrousel 3000系统。

5.1 微孔曝气型Carrousel 2000系统

微孔曝气型Carrousel 2000系统采用微孔曝气（供氧设备为鼓风机），微孔曝气器可产

生大量直径为1mm左右的微小气泡，这大大提高了气泡的表面积，使得在池容积一定的情况下氧转移总量增大（如池深增加则其传质效率将更高）。根据目前鼓风机生产厂家的技术能力，池的有效水深最大可达8m，因此可根据不同的工艺要求选取合适的水深。传统氧化沟的推流是利用转刷、转碟或倒伞型表曝机实现的，其设备利用率低、动力消耗大。微孔曝气型Carrousel 2000系统则采用了水下推流的方式，即把潜水推进器叶轮产生的推动力直接作用于水体，在起推流作用的同时又可有效防止污泥的沉降。因而，采用潜水推进器既降低了动力消耗，又使泥水得到了充分地混合。

从水力特性来看，微孔曝气型Carrousel 2000系统为环状折流池型，兼有推流式和完全混合式的流态。就整个氧化沟来看，可认为氧化沟是一个完全混合曝气池，其浓度变化系数极小甚至可以忽略不计，进水将迅速得到稀释，因此它具有很强的抗冲击负荷能力。但对于氧化沟中的某一段则具有某些推流式的特征，即在曝气器下游附近地段DO浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加则DO浓度不断降低（出现缺氧区）。这种构造方式使缺氧区和好氧区存在于一个构筑物内，充分利用了其水力特性，达到了高效生物脱氮的目的。

微孔曝气型Carrousel 2000系统尽管具有充氧能力强、除磷脱氮效果好、占地面积少和能耗低等优点，但同时它也存在微孔曝气设备维修的问题。目前，国内微孔曝气器的使用寿命为4~5年，好的可达8~10年，但与进口微孔曝气器相比还有一定的差距。曝气器的维修不像表曝设备那样方便，它需要干池才能检修，也就是说一旦微孔曝气器出现问题需采用平行两组或三组来解决问题，或者采用提升装置等来解决，这也将会给生产和管理带来极大的不便[15 16]。

5.2 Carrousel 3000系统

Carrousel 3000系统是在Carrousel 2000系统前再加上一个生物选择区。该生物选择区是利用高有机负荷筛选菌种，抑制丝状菌的增长，提高各污染物的去除率，其后的工艺原理同Carrousel 2000系统。

Carrousel 3000系统的较大提高表现在：一是增加了池深，可达7.5~8m，同心圆式，池壁共用，减少了占地面积，降低造价同时提高了耐低温能力（可达7℃）；二是曝气设备的巧妙设计，表曝机下安装导流筒，抽吸缺氧的混合液，采用水下推进器解决流速问题；三是使用了先进的曝气控制器QUTE（它采用一种多变量控制模式）。四是采用一体化设计，从中心开始，包括以下环状连续工艺单元：进水井和用于回流活性污泥的分水器；分别由四部分组成的选择池和厌氧池。这之外是有三个曝气器和一个预反硝化池的Carrousel 2000系统（如图2 所示）。五是圆形一体化的设计使得氧化沟不需额外的管线，即可实现回流污泥在不同工艺单元间的分配[17]。

6. 结论

Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。但由于科技的发展和社会的进步，该工艺必将得到进一步的提高。作者认为：Carrousel氧化沟的未来研究方向将主要体现在以下几方面。

1 结合生物膜法，研究和开发生物模型Carrousel氧化沟。这样不仅可以提高单位反应器的

微生物总量，从而提高有机负荷，而且生物膜本身具有的内置A/O系统强化了脱氮效果[18]。

2 不断提高Carrousel氧化沟中微生物的活性。例如在氧化沟中投加EM专一菌种、投入铁盐使微生物驯化成生物铁、投入活性炭增强菌胶团的形成并提高耐毒性冲击等。

3 提高Carrousel氧化沟设备性能和监控技术。提高表曝机、水下推进器的性能，减少维修工作量；利用DO、ORP等多目标监控技术及变频技术是今后Carrousel氧化沟科学运行的必由之路。

4 提高Carrousel氧化沟的耐寒、耐毒性能，减少占地面积和工程造价。膜理论的应用、深池水力条件和工艺性能的研究为降低工程造价、提高耐寒耐毒性能等提供了可能的方向。

奥贝尔氧化沟工艺的特征

1、奥贝尔氧化一般沟由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。外沟道体积占整个氧化沟体积的50%-55%，溶解氧控制趋于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用;中间沟道容积一般为25%-30%,溶解氧控“在1.0mg/L左右,作为“摆动沟道”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的15%-20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L左右),以保证有机物和氨氮有较高的去除率。

2、外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，但80%以上的BOD可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域DO为0.0mg/L,所以，氧传递作用是在亏氧条件下进行的，氧的传递效率有所提高，有一定的节能效果。加之下面将谈到的外沟道内所特有的同时硝化反硝功能，节能效果更为明显。内沟道作为最终出水的把关，一般应保持较高的溶解氧，但内沟道容积最小，能耗相对较低。中沟道起到互补调节作用，提高了运行的可靠性和可控性。奥贝尔氧化沟独特的构造和机理，使之以较节能的方式获得稳定的处理效果。

3、奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。在外沟道形成交替的耗氧和大区域的缺氧环境，较高程度地发生“同时硝化反硝化”，即使在不设内回流的条件下，也能获得较好的脱氮效果。

4、奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内来讲，混合液的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解浓度和污泥负荷，兼有多沟道串联的特性，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生。

5、奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面密布凸起的三解形齿结，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和动力效率。通过改变曝气机的旋转方向、浸水深度、转速和开停数量，可以调整供氧能力和电耗水平。尤其是蝶片可以方便的拆装，更为优化运行提供了简便手段。另一方面，由于转碟具有极强的整流和推流能力，氧化沟有效水深可达4米以上，即使因优化控制需要而减少曝气机运行台数时，一般也不会发生沉淀现象这是曝气转碟和奥贝尔沟型所独具的优点。

二、奥贝尔氧化沟的适用范围

奥贝尔氧化沟一般适用于20万立方米/日以下规模的城市污水处理厂，尢其推荐应用于中小规模的城市污水处理厂。

由于奥贝尔氧化沟属于多反应器系统，在一定程度上有利于难降解有机物的去除，且抗冲击负荷能力强，因此，当城市污水中工业废水比例较高时，奥贝尔氧化沟较其他类型氧化沟有更好的适应性。

奥贝尔氧化沟有三个相对独立的沟道，进水方式灵活。在暴雨期间，进水可以超越外沟道，直接进入中沟道或内沟道，由外沟道保留大部分活性污泥，利于系统的恢复。因此，对于合流制或部分合流制的污水系统，奥贝尔氧化沟均有很好的适用性。

三、工艺流程和典型构造

奥贝尔氧化沟典型工艺流程由下图所示：

与其它形式的氧化沟一样，奥贝尔氧化沟也具有工艺流程简单的优点。对于中小规模的城市污水厂，一般可不设初次沉淀池和污泥消化池。悬浮状有机物可在氧化沟内基本得到好氧稳定，这比设初沉池及单独处理初沉污泥要简便经济。当然，合理的工艺流程必须按照实际情况经充分的技术经济比较后确定。

奥贝尔氧化沟的预处理及污泥处理部分的流程与其他活性污泥法处理工艺相似，不再赘述。氧化沟本身的典型构造和流程见下图：

奥贝尔氧化沟通常由三个同心的沟道组成，平面上为圆形或椭圆形。沟道之间采用隔墙分开，隔墙下部设有必要面积的通水窗口。沟道断面形状多为矩形或梯形。隔墙一般使用100-150毫米厚的现浇钢筋混凝土构造。各沟道宽度由工艺设计确定，一般不大于9米。有效水深以4-4.3米为宜。

原污水和回流污泥可进入外、中、内三个沟道，通常均进入外沟道。出水自内沟道经中心岛内的堰门排出，进入沉淀池。当脱氮要求较高时，可以增设内回流系统（由内沟道回流到外沟道），提高反硝化程度。

四、关键设备的选型

奥贝尔氧化沟的预处理和污泥处理所需设备与其他工艺相似，不作详细描述。关键设备是曝气转碟和沉淀池的排泥桥，对其主要构造和性能要求阐述如下：

1、曝气转碟

曝气转碟属转盘类水平推流式表面曝气器，由盘片、水平轴及其两端的滚动轴承、减速机和电动机组组成。每片圆形的曝气转碟由两个半圆形部件组成。每对半圆形部件跨穿水平轴，组成整体的圆片，每个碟片可以独立拆装，便于调节安装密度，使整机达到所需的充氧能力，每米轴长一般装碟片3片至5片。碟片采用聚苯材料注塑或采用玻璃钢压铸而成，其中聚苯材料碟片自重较轻，动力效率较高，国内已有质量很好的合资产品。碟片表面布有梯形凸块，兼有供氧和推流搅拌的功能。水平轴采用厚壁无缝钢管制造，表面作特种防腐处理。驱支装置主要由减速机和电机组成。

曝气转碟的基本性能如下：

曝气转碟直径：1400mm;

适用转速：50-55rpm,经济转速：50rpm;

适用浸没深度：400-530mm,经济浸没深度：500mm;

单盘标准清水充氧能力：0.8-1.6kgO2/kw.h(以轴功率计);

适用工作水深:4-5m;

水平轴跨度：〈=10.0m;

安装密度:

2、沉淀池排泥桥

奥贝尔氧化沟的污泥浓度（MLSS)较高，运行中一般在4-6克/升，回流污泥必须有较高的含固率。因此，对沉淀池和排泥设备有严格的要求。尤其是排泥设备，必须确保足够的排泥浓度，通常需要特殊的工艺和结构设计。在设备选择时应充分注意这一性能要求，保证实现奥贝尔氧化沟的整体工艺的优势。

五、工程应用

在消化吸收的基础上，中国市政工程华北设计研究院对奥贝尔系统在中国的应用情况、适应性、处理效果、工艺特性与机理等进行了全面、系统的研究，并进行了较大规模实际工程的工艺性能测试与研究工作。同时，已经设计了20余座奥贝尔工艺的城市污水处理厂，其中，三个项目已投入运转，包括北京大兴污水处理厂、山东莱西污水处理厂等，已显示出良好的技术特性。另外，天津国不水设备工程公司和美国合作生产的曝气转碟已经大批量生产，技术性能达到国际同类产品的质量水平，为确保奥贝尔氧化沟工艺和设备的整体优势创

造条件。

四川省城市污水处理示范工程--一体化氧化沟

简介： 根据四川省污水处理示范工程--新都污水处理厂一体化氧化沟的运行实践，介绍了一体化氧化沟城市污水处理工艺的特点、处理效果和可靠性，并总结了设计运行经验体会。

目前，国内外城市污水处理技术越来越向着简单、高效、经济的方向发展，各类构筑物从工艺和结构上都趋向于合建一体化，如氧化沟，SBR，UNI TANK等。其中，一体化氧化沟作为氧化沟的一种改良型，以其独特的技术、经济优势，正在我国中小城市得到推广应用。本文以新都污水处理示范工程为例，对一体化氧化沟城市污水处理技术的生产应用作简要的介绍，并着重分析和探讨其工程技术特点。 本试验成果为四川省

1 工程概况

新都污水处理示范工程设计规模为1万m3/d，该工艺是在国家

1.1 工艺流程及主要设计参数

污水厂主要工艺流程如图1。

图1 新都污水处理工程工艺流程

该一体化氧化沟的基本特点是将生物处理净化和固液分离合为一体。而从生物处理工艺来讲，该一体化氧化沟又是一个集厌氧、缺氧、好氧为一体的A2/O体系。一体化氧化沟总设计水力停留时间为15 h，其中厌氧段为1 h，缺氧段为2 h，好氧段为12 h。沟内有效水深为4.5 m，单沟宽10.5 m。厌氧区设0.75 kW水下混合搅拌器1台，缺氧区设2.2 kW水下混合搅拌器1台。好氧段设直径为10 m，长9 m的曝气转刷2台，每台功率45 kW，此外还设有7.5 kW水下推动器2台。

设计进水水质BOD为100～１５０ mg/L，COD为200～３００ mg/L，SS为250 mg/L。设计出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

1.2 启动运行过程

该示范工程于1999年11月中旬建成并进行培菌启动。培菌初期基本上是直接引进原污水进行闷曝。由于培菌期间为冬季，平均水温不到10℃，故微生物增长十分缓慢，为了加快培菌过程，缩短启动时间，采用了投加鸡粪和粪便污水进行培养，效果较为显著，出现少量活性污泥絮体。后改用连续培养方式，至2000年2月沟中活性污泥浓度达到1 000mg/L，SV值达到10 %，活性污泥沉降性能良好，镜检出现固着型原生动物，出水水质稳定。至此，培菌结束开始投入正常运行。

1.3 进出水水质及效果分析

进出水水质如表1所示。

表1 污水厂进出水水质情况

项目

COD(mg/L)

BOD(mg/L)

SS(mg/L)

NH3-N(mg/L)

TN(mg/L)

TP(mg/L)

进水范围

77.9～578

55～153

22～541

13～27.8

18～3 0.7

2.6～8.9

进水均值 197.4 73.2 123.1 20 23.4

5.8

出水范围

26.0～46.0

9.2～20.6

3.0～21.0

0.8～2.3

3.1～12.4

1.1～5.5

出水均值 33.6 15.4 13.1

1.5

6.9

2.3

由表1可看出原水平均BOD/COD=0.37，可生化性较好，但从营养比看，BOD∶N∶P＝16.6∶4∶1，说明有机物浓度偏低。这主要是由于原污水基本上是生活污水，经化粪池后，一部分有机物发生沉淀和降解。此外，含氮有机物还发生厌氧消化，故NH3-N浓度相对较高。从出水水质情况中可看出，除TP外其余各项指标均优于国家一级排放标准。这主要是由于除磷是通过剩余污泥的排放实现的，而在此期间内基本上还未排放过剩余污泥的缘故。

1.4 主要经济指标

该工程总投资761万元(含征地费)，每m3水投资为761元，每m3水电耗为0.25 kW·h左右、占地为0.4 m2。从这些数据可看出一体化氧化沟所具有的经济优势。

2 主要特点

2.1 固液分离器特点

众所周知一体化氧化沟是集生物处理与固液分离于一体。在本工艺中，固液分离是在氧化沟的侧沟与中心岛的固液分离器中进行的(见图2)，它们是一体化氧化沟技术的关键，同时具有固液分离和污泥回流两大功能，直接决定着出水水质的好坏。

图2 固液分离器示意

2.1.1 固液分离器工作原理

侧沟与中心岛固液分离器具有与二沉池相同的功能，但沉淀机理与主要是重力作用的二沉池又有显著的不同。当混合液由主沟进入固液分离组件后，由于组件的特殊构造，水流方向发生很大的变化，造成较强烈的紊动。这时混合液中的污泥颗粒正处于前期絮凝阶段，紊动对絮凝的影响不大。随着絮凝不断进行，污泥颗粒越来越大；污泥的絮凝过程到了后期絮凝阶段，紊动的不利影响也越来越大；与絮凝过程的要求相适应，这时混合液流过组件弯折，流速大大降低，且流动开始趋于缓和。因此在固液分离组件下部的很小底层里，絮凝作用已基本完成。絮凝成形的污泥颗粒在不断上升的过程中，密度越来越大，流速越来越小。慢慢开始发生沉降的污泥颗粒还会被池底不断涌入的混合液的上升水流所冲击，当重力与向上的冲击力相等时，污泥保持动态的静止，于是形成了一个活性污泥悬浮层。悬浮层中的颗粒由于拦截进水中的杂质而不断增大，污泥颗粒沉速不断提高，从而可以提高水流上升流速和产水量。因此不仅提高了分离器的表面负荷，还取得了较高质量的出水，并实现了污泥的无泵回流。

值得注意的是，分离器上形成的悬浮层并不是固定不变的，而是一层处于动态平衡的活性污泥层。这是由于氧化沟内的水平流速及分离组件的特殊构造使发生絮凝的污泥不断向主

沟回流，而混合液不断上升。这样，悬浮层中的污泥得到不断的更新，避免了活性污泥因堆积缺氧而造成的腐化和反硝化浮泥现象。

2.1.2 固液分离效果分析

固液分离效果见表2。一般说来，活性污泥系统固液分离效果受表面负荷(NA)、污泥浓度(MLSS)以及污泥沉降性能(SVI)等因素影响。由表2可以看出在这几种因素的影响下，出水水质的变化并不大，说明该固液分离器运行效果稳定，能承受较大的表面负荷。

表2 侧沟固液分离效果

Q(m3/d)

NA(m3/m2·d)

MLSS(mg/L)

SVI(mL/g)

出水SS(mg/L)

11100

52.8

2075

55

12.1

10500

50.0

1886

79

8.1

11500

54.8

1879

80

10.3

7500

35.7

2046

73

3.2

8000

38.1

2251

67

5.3

12000

57.1

2428

62

14.0

12500

59.5

2837

53

18.5

该固液分离器的平均表面负荷为50 m3/(m2·d)，是一般二沉池的1.5～2倍，因而可比一般的二沉池节省占地1/3～1/2。而且固液分离器实现了污泥的无泵自动回流，节省了工程造价和日常运行、管理及维护费用。

图3 传统A2/O法工艺

图4 一体化氧化沟工艺

2.2 一体化氧化沟的回流特点

在A2/O除磷脱氮工艺中，为了保证各阶段的生物量，一般来说需要三种不同的回流(见图3)，而一体化氧化沟的回流却有着明显的不同(见图4)。由图4可以看出，一体化氧化沟的回流具有如下特点：

(1)厌氧段的回流混合液来自缺氧段，使厌氧段中的硝态氮含量降低，有助于厌氧段聚磷菌的释磷，如标号②。

(2)缺氧段和好氧段之间实现了混合液的水力内回流，省掉了一套机械回流装置，如标号③。

(3)固液分离器在实现固液分离作用的同时实现了污泥向好氧段的无泵自动回流，再次省掉了一套机械回流装置，如标号①。

由此可知，与传统A2/O工艺相比，一体化氧化沟工艺省掉了两套污泥回流系统，大大节省了工程建设费用和运行管理维护费用。这是合建式一体化氧化沟的又一优势所在。

2.3 运行方式的调整和节能

该污水处理厂内一体化氧化沟采用连续流间歇曝气的运行方式，即曝气转刷周期性的开停，间歇向沟内充氧，而水下推动器则连续开启，维持沟中流速并起混合搅拌作用，防止污泥的

沉积。曝气转刷的启闭是由沟内的溶解氧(DO)浓度决定的。该污水处理厂于2000年3月～5月在对氧化沟调试期间，进行了连续曝气和间歇曝气两种运行方式的对比试验。试验结果表明：采用连续流间歇曝气运行方式，其有机物去除效果与连续曝气运行方式相当，NH3-N去除效果也基本相同，但总氮的去除率有明显提高。这说明投入较少的能量能收到相同，甚至更好的C，N去除效果，这在工程应用上有着重大的经济意义。

这在理论上也是成立的：首先，系统间歇运行能充分利用氧化沟内源代谢产物进行预缺氧反硝化，脱除部分NO-x-N，使前置缺氧段内的C/N提高，从而维持较高的反硝化速率；其次，间歇运行能使沟中溶解氧( DO)利用率提高。这是因为氧化沟是延时曝气活性污泥系统，其BOD负荷大大低于普通活性污泥法，活性污泥能量水平低，故即使DO浓度值较低(低于2 mg/L)，也可使活性污泥絮体处于好氧状态；另外，间歇曝气的运行方式还可使系统内氧转移速率增大，其氧利用率高于连续运行方式，因而在某种程度上避免了DO的过量与浪费，为系统节能创造了条件。该污水处理厂的调试运行结果表明，在达到同样处理目的的前提下，连续曝气运行处理每m3水电耗为 0.259 kW·h，而间歇曝气运行方式每m3水电耗为0.195 kW·h，可比前者节能22%。

2.4 主要设备特点

该一体化氧化沟采用水下推动器和曝气转刷组合的动力系统。一般说来，在一个完全混合活性污泥系统中，表面机械曝气设备同时承担着充氧、混合和推动的作用。由于曝气设备技术条件的局限，早期的氧化沟沟深受到很大限制。而水下推动器的配合使用，使曝气转刷从众多的功能中相对独立出来，以充氧的功能为主，混合推动的功能则主要由水下推动器承担，防止沟中产生沉积。该污水厂的运行情况表明，当只有两台转刷运行时，沟内有一定的污泥沉积。当一台转刷和两台水下推动器组合运行时，混合状况良好。而水下推动器的功率密度仅为3 W/m3，故既达到了节能的目的，同时也使增大沟深、减少占地的目的得以实现。

值得一提的是，该污水厂全部设备为国产化设备，节省了投资，与我国提倡的城市污水处理设备国产化、成套化的方针政策一致。该示范工程建造和运行的成功，为解决我国中小城市的污水处理厂建设运行费用短缺、管理不善等问题提供了示范。

3 结论

合建式一体化氧化沟缩短了工艺流程；固液分离器实现泥水分离和污泥无泵自动回流，固液分离效率高；曝气转刷和水下推动器联合使用，使运行方式更为灵活。一体化氧化沟在工程投资、占地和能耗上具有极大的优势，是适合我国国情的一种污水处理新技术，非常适合中小城市污水处理厂。

老环保：你说得没错,我对氧化沟研究也十多年了,89年去过丹麦的克鲁格公司,我也参与过三

槽式氧化沟的技术改造方面工作，如对某一氧化沟的排泥系统进行了改造，即采用在侧沟污泥浓度高的时段实行交替排泥。

三槽式氧化沟的编程并不难，关键是要根据不同的情况来采用相应的运行模式，如当污泥沉降性能差时，应该适当增加C阶段的时间，相应减少A、B阶段的时间，必要时可在C和D之间设一个过渡阶段，据我了解有的装置无法设置过度阶段，其实也很正常，因为这是需要搞工艺的考虑的，还有大部分三槽式氧化沟都是采用中沟以混合液的形式排泥，这对污泥沉降性能好的城市污水是适用的，但对沉降性能差的就不合理，总之要根据实际情况来定，还有出水堰门的确定等问题也是如此。

可在A、D的起始阶段从曝气侧沟排泥，此时曝气沟内的污泥浓度也较高，在排泥过程中，一部分被污泥吸附的物质可随污泥一起排出，也可减轻此后反应该阶段的处理负荷，总之，排泥方式和排泥时间需根据运行周期的时间、污泥沉降性能等综合考虑，不能一成不变,交替排泥模式需由单独的控制系统来控制,现有三槽式氧化沟的控制程序无法满足这方面要求的。

你说的排泥漏斗等问题我都考虑过,这是完全可避免的,边沟排泥并不是任何时间都可排的,如果在A阶段从曝气边沟排泥也不可能出现这情况。我也说明过,污泥沉降性能好的不一定要则沟排泥，应该根据各单位的具体情况来定，至于运行管理要方便，当然要有可靠的控制系统，目前的控制系统应该算是简单、成熟的，当然一旦自控系统出问题，用人工控制当然很不方便，这也是三槽式氧化沟的弱点之一。

是这样的,要根据污水水质和处理要求来选用,对一般的污水处理我认为采用垂直叶轮曝气环流氧化沟（AAC）也很好,这类氧化沟有以下特点:

有极强的耐冲击负荷的能力，通过曝气区的完全混合作用使污水得到最大程度的稀释。这种池型不但可以防止短流，而且还能通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷能力，同时无需任何内回流提升动力。这样带来的好处之一是经过曝气的污水在到出水堰时会形成良好的混合液生物絮凝体，这种絮凝体可以提高二沉池内的污泥沉降速度及澄清效果。垂直轴式叶轮在满足完全混合、充氧、推进作用的同时，具有提升作用，使混合更为充分、均匀，传氧效率大大提高。

氧化沟专家：侧沟排泥有它的优点，但同时又由它的致命缺点。即像SBR工艺一样会形成排泥漏斗。造成初期排泥的浓度高而后期排泥的浓度非常低。从而造成对后续的污泥处理工

艺的不利...而且造成控制系统复杂，要借助不可靠的仪表或增加工人的劳动强度来完成。

其实氧化沟本身就是以简洁操作为指导思想，但控制系统的编程即简单又复杂，要工艺人员和自控人员配合完成，而且主要是工艺计算的结果反映到控制系统中，并且做到曝气转刷，搅拌器，进水出水堰进行有机的配合，这是氧化沟控制系统最核心的，也是一般人很难成功的！

再有，就你说的侧沟排泥，我想根UNITANK工艺比较相似（当然，UNITANK工艺有抄袭三沟氧化沟之嫌），UNITANK工艺为了回避三沟的缺点，结果就变的很复杂，没有实际意义了！

我道觉着3000比2000有了很大改进，增加了强化生物除磷段，即缺氧池、选择池和厌氧池。把它们融合在一个圆形构筑物中，不过我总是觉着它拷贝了DE型强化生物除磷氧化沟技术的前段。不过话说回来，应该是各个公司互相借鉴各自的优点，对用户是有利的。

还有就是水深到了8米，由于设置了导流筒从而造成了很大的水头损失，并且建设成本高，连发明这个工艺的公司都不建议在一般情况下使用。

就工艺运行和调节的灵活性，我道非常推崇DE和TE氧化沟。在一般情况下，因为有20%的曝气设备富裕量，在80%的曝气设备进行曝气时这20%充当着搅拌的功能（反硝化）。但当污水负荷突然增大时这20%就可立刻用于曝气了。所以对出厂水水质没有影响。这就是交替氧化沟的优点。 别的氧化沟就没有这个优势了。

还有，由于DE和TE的曝气池实际上是两个或三个曝气池串联的，如果暴雨来临，可以把一个曝气池作为沉淀池使用，这样既可以保证出水水质在暴雨时不受影响，还可以把辛辛苦苦培养的活性污泥保存住而又不需要建额外的沉淀池。这种叫ATS工艺，在欧洲我看了很多这种运行模式，工厂厂长对这种工艺非常推崇，因为他们认为雨水也是污水，也应该进行处理（当然，中国和欧洲的情况又有区别，咱们的雨水中砂子较多），并且当地环保部门对出水不达标是真要罚款的！

遗憾的是现在国内用户不是真正了解各种工艺的优缺点，盲目的采用一些并不适合当地情况的工艺，到最后吃亏的还是自己！

三沟式氧化沟属于合建式交替运行氧化沟，由三条同容积的环形沟并联组成，两侧边沟各有

一方形连通孔与中间沟相连。运行时根据设定的时序，通过配水井向各沟配水，并控制各沟的反应状态。中间沟一直作曝气池，两侧边沟交替作缺氧池、曝气池、沉淀池和澄清池使用。三沟式氧化沟流程简单、构思巧妙，既有一般氧化沟工艺的处理效果好、耐冲击力强、处理设施少等优点，又具有SBR工艺的非稳态、适应性强的特性。然而，三沟式氧化沟工艺也存在一些缺点，如：设备利用率低、三沟的污泥浓度相差大、容积利用率低、除磷效率不高等。特别是研究污泥分布不均的成因、机理和改进方法，对三沟式氧化沟的设计和运行管理将起到十分重要的作用。

五沟式氧化沟耐冲击负荷，出水水质稳定。其容积利用率高达75%，因而可节省大量投资。五沟式氧化沟能实现全时反硝化脱氮，故可获得更高的脱氮效率。但同时它也存在需进一步提高除磷效率、各沟中污泥浓度分布不均等问题，有待进一步完善。 阶段A：通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。同时，沟内自动调节出水堰上升，废水与活性污泥通过接管进入第二沟。第二沟内的转刷在整个阶段内均以高速运转，此时废水与活性污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。沟内转刷则处于闲置状态，此时第三沟仅作沉淀池，使泥水分离，处理后的污水通过已降低的出水堰从第三沟排出。

阶段B：污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量的增加，逐步成为富氧状态。在第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的废水通过出水堰排出。

阶段C：第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分离过程结束。在C段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。

阶段D：污水入流从第二沟转入第三沟。第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高。同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起从第三沟流向第二沟。在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第一沟仍作为沉淀池。阶段D与阶段A相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。

阶段E：污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行，以保证在该段末端内有余氧。第一沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过该出水堰排出，阶段E与阶段B类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。

阶段F：该阶段基本与阶段C相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而改变。