工艺技术 详解：氧化沟工艺的应用型式

氧化沟自创造以来，以其优良的处理能力、简便的维护管理博得世人的瞩目，现已发展为2种组合形式(与沉淀池分建式或合建式)、3种工作模式(交替式、半交替式和连续式)、20多种型式。

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交替工作式氧化沟

是指在一沟或多沟中按时间顺序对氧化沟的曝气操作和沉淀操作作出调整换位，以取得最佳的或要求的处理效果。其特点是氧化沟曝气、沉淀交替轮作，不设二沉池，不需污泥回流装置。基本类型有A型、D型、T型和VR型4种。

1.1A型氧化沟

是单沟运行系统(图1)，即在一个沟渠中交替完成进水、曝气、沉淀和排水4个过程，主要用于水量较小、间歇运行的污水处理，如早期的P型氧化沟。



1.2D型氧化沟

是双沟交替运行系统(图2)，一般由池容完全相同的2个氧化沟组成，2池串联运行，交替作为曝气池和沉淀池，通常以8h为1个工作周期，分4个阶段，控制运行工况可以实现硝化和一定的反硝化。该系统出水水质稳定、不需设污泥回流装置。但在2个池交替作为曝气池和沉淀池的过程中，存在一个过渡轮换期，此时转刷全部停止工作，因此转刷的实际利用率低，仅为37.5%。



1.3T型氧化沟

是3沟交替运行系统(图3)，由3个池容相同的氧化沟组建在一起，3沟连通，进水交替进入各沟，从两侧的边沟出水，两侧氧化沟起曝气和沉淀双重作用，中间的氧化沟始终进行曝气，不设二沉池及污泥回流装置，具有去除BOD5及硝化脱氮的功能。T型氧化沟可按6个或8个阶段运行，运行周期一般为8h。中沟始终作为曝气池使用，侧沟交替作为曝气池和沉淀池运行，提高了转刷的利用率。



1.4VR型氧化沟。

是单沟交替运行系统(图4)，其构造特点是将氧化沟分成容积基本相等的2部分，其间有单向活拍门相连，利用定时改变曝气转刷的旋转方向来改变沟内水流方向，使2部分氧化沟交替地作为曝气区和沉淀区，不需设二沉池和污泥回流装置。VR型氧化沟有2道单向活拍门和2道出水堰，可实现连续进水或间歇进水。一般一个工作周期为8h，分4个阶段，操作简便，机械设备少，出水水质稳定良好，其转刷的实际利用率可达到75.0%。

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半交替工作式氧化沟

兼具连续工作式和交替工作式的特点。

该类氧化沟系统设有单独的二沉池，实现曝气和沉淀的完全分离。最典型的半交替工作式氧化沟就是DE型39卷23期郭昌梓等氧化沟的优缺点及发展应用型式14289氧化沟。DE型氧化沟是指由2个相同容积的氧化沟组成的双沟半交替工作系统，具有良好的生物除氮功能。

2个氧化沟相互连通，串联运行，可交替进出水，终沉池与氧化沟分建，有独立的污泥回流系统。氧化沟内曝气转刷一般为双速，高速工作时为曝气充氧，低速运行时只推动水流，不充氧。通过2沟内转刷交替处于高速和低速运行，可使2沟交替处于缺氧和好氧状态，从而达到脱氮的目的(图5)。它与D型、T型氧化沟不同之处是氧化沟与二沉池分开，有独立的污泥回流系统。

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连续工作分建式氧化沟特点

是氧化沟只作曝气池使用，且进出水流向不变，另设单独的沉淀池。连续工作分建式氧化沟的主要型式有3种:Pasveer氧化沟、Carrousel氧化沟和Orbal氧化沟。

3.1Pasveer氧化沟

简称P型氧化沟，是早期开发的氧化沟型式，属于第1代氧化沟，最先用于处理村镇污水，间歇运行，后来发展为连续运行，具有分建的沉淀池。氧化沟为跑道形的沟渠，沟上装设1个或数个曝气器推动混合液在沟内循环流动，曝气器主要采用的是水平卧式曝气转刷(图6)。



3.2Carrousel氧化沟

采用立式低速表面曝气器供氧并推动水流前进。Carrousel氧化沟为多沟串联系统，其特点是表面曝气器设于每沟的端头，在系统中形成好氧、缺氧区，有利于生物脱氮(图7)。由于倒伞型立式表曝机搅拌能力强，传氧效率高，设备数量少，易于管理和维护，所以节能效果显著。因此，Carrousel氧化沟适用于处理规模较大的污水处理厂，在所有氧化沟处理工艺中应用最为广泛，是目前世界上最流行的氧化沟系统。



2.3.3Orbal氧化沟。

是在P型氧化沟的基础上发展起来的一种新工艺，是一种多级氧化沟，采用多孔曝气转盘进行传氧和混合。由南非的休斯曼(Huisman)设计发明，南非国家水研究所研究和发展的，后来该技术被转让给美国的恩维芮克斯公司(EnvirexInc)加以推广，于1970开始投放市场。典型的Orbal氧化沟由3个椭圆形沟渠构成，污水先引入外沟，在其中不断循环的同时，依次引入下一个沟渠，最后从内沟排水。Orbal氧化沟采用转碟替代转刷进行充氧和推动水流，可通过调整转碟片数和转速调节充氧能力，使其更为灵活(图8)。

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连续工作合建式氧化沟

又称一体化氧化沟(InterchannelClarifierOxidationDitch，ICC-OD)

是将沉淀池设置于氧化沟内，集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体。出水由上部排出，回流污泥由沉淀区底部直接进入氧化沟内(图9)。它是美国于20世纪70年代末80年代初至今一直在研究和开发的一种新型氧化沟技术。我国从1986年开始对这一技术进行研究开发。



根据沉淀器置于氧化沟的不同部位，一体化氧化沟可分为3类:沟内式、侧沟式和中心岛式。沟内式一体化氧化沟将固液分离器设置于氧化沟主沟内，其主要优点是较为节省占地，但由于主沟水流要从固液分离器的底部组件通过，流态复杂，不利于固液分离与污泥回流，主要应用型式有BMTS式、BOAT式、C型沟内式、D型沟内式、管式和多斗式等。

侧沟式一体化氧化沟将固液分离器设置在氧化沟的边墙上或外侧，由于减少了水头损失和主沟紊动对分离器的影响，其水力条件和水流流态都比沟内式一体化氧化沟优越，使得氧化沟整体效率更高，主要型式有边墙和中心隔墙式、竖向循环式、侧渠式和斜板式等。

中心岛式一体化氧化沟是将固液分离器设置在氧化沟的中心岛处，由于消除了分离器对主沟中流态的影响，减少了水头损失，故节省了曝气设备的能量，同时充分利用了氧化沟中心岛部分的空间，故减少了占地。

14290安徽农业科学2011年连续工作合建式氧化沟的出现使氧化沟技术向前迈进了一大步，与传统的氧化沟技术相比，该工艺具有以下主要特点:①工艺流程短，构筑物和设备少，污泥自动回流，管理简便;②占地少、造价低、建造快，设备事故率低;③污泥回流及时，减少了污泥膨胀的可能。但是目前一体化氧化沟在实际中的应用有一定的不稳定性，在运行和启动方面有不少问题还需要解决。在国内，一体化氧化沟技术仍处于试验和完善阶段。

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微曝氧化沟

是利用微孔曝气器具有氧利用率高的特点，采用深水微孔曝气，与水下推流相结合，使污泥与原水充分混合，避免了传统机械曝气氧化沟供氧效率低、污泥容易沉积等缺点。它是在氧化沟池底分块铺设微孔曝气器通过鼓风曝气进行供氧的，将充氧设备和水流推动设备分开设置。



由于气泡经曝气头释放后经历从池底至水面的全过程，池越深其在水中的停留时间越长，从而大大提高了供氧能力和氧利用率，使曝气能耗显著降低，与传统氧化沟工艺相比，综合能耗降低30%，运行费用节约20%。该氧化沟在德国等欧美发达国家使用较多，国内也在逐步推广和使用之中。

从氧化沟的特点和运行方式可知，正是由于氧化沟的封闭环流和曝气设备分散布置的特点，使其具有独特的应用优势和优良稳定的运行效果，可有效地达到去除有机物、SS及脱氮除磷效果，通过时空的合理安排使氧化沟的运行方式多种多样、灵活多变，因而被广泛应用于城市污水或工业废水处理。

针对氧化沟工艺存在的问题和不足，目前，氧化沟工艺的研究应着重于:①制定氧化沟分区设计计算方法，建立合理分区优化供氧，提高脱氮除磷效果，尤其是提高除磷效率;②开发研制新型曝气设备，提高氧利用率;③改善曝气充氧和推进水流的关系，完善运行效果和降低能耗;④改进沟渠型式，使运行工艺简单化、集成化、自动化;⑤开发氧化沟组合工艺，如AB工艺型氧化沟、生物膜氧化沟或采用高负荷氧化沟等工艺以深入推进其在工业废水处理中的广泛应用。