污水處理技術(shù)篇：氧化溝的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展應(yīng)用型式  來(lái)源：環(huán)保易交易微信作者：張雨青 黃慧文

本文闡述氧化溝工藝的發(fā)展、特點(diǎn)及主要運(yùn)行型式: 交替工作式氧化溝、半交替工作式氧化溝、連續(xù)工作分建式氧化溝、連續(xù)工作合建式氧化溝及微曝氧化溝等; 介紹氧化溝不同運(yùn)行型式的發(fā)展優(yōu)勢(shì)、運(yùn)行方式及用途; 分析氧化溝工藝設(shè)計(jì)和應(yīng)用中存在的缺點(diǎn)和問(wèn)題;提出氧化溝處理生活污水和工業(yè)廢水的完善措施和發(fā)展趨勢(shì)。

氧化溝( Oxidation Ditch，OD) 又稱為連續(xù)循環(huán)式反應(yīng)器( Continuous Loop Reactor，CLR) ，是活性污泥法的一種變型，屬于延時(shí)曝氣活性污泥法。1920 年，在英國(guó)Sheffield 建成了采用槳板曝氣機(jī)充氧的溝渠形污水處理廠，但曝氣效果不理想，被認(rèn)為是現(xiàn)代氧化溝的雛形。1954 年，第1 個(gè)氧化溝在荷蘭海牙北部的沃紹本( Voorschoten) 建造并試驗(yàn)成功，其基本特征是跑道型循環(huán)混合式曝氣池。該技術(shù)是由荷蘭國(guó)立衛(wèi)生研究所( TNO) 的帕斯維爾( A˙Pasveer) 教授發(fā)明的，故被命名為帕斯維爾( Pasveer) 氧化溝。從此開(kāi)始有“氧化溝”這一專用術(shù)語(yǔ)。此后，氧化溝經(jīng)過(guò)廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，在污水處理中凸現(xiàn)出其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)良的處理效果而博得世人青睞。

我國(guó)于20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始引進(jìn)和研究這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)已日益應(yīng)用于城市污水以及石油廢水、化工廢水、造紙廢水、印染廢水和食品加工廢水等工業(yè)廢水處理之中。

1. 氧化溝工藝的特點(diǎn)

氧化溝工藝是通過(guò)一種定向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動(dòng)的混合液在氧化溝封閉渠道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，具有特殊的水力學(xué)流態(tài)和獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

1.1 具有推流式和完全混合式的特點(diǎn)，可有力地克服短流和提高緩沖能力

由于混合液在反應(yīng)池中循環(huán)流動(dòng)，因此，在短期內(nèi)( 如一個(gè)循環(huán)) 呈推流狀態(tài)，而在長(zhǎng)期內(nèi)( 如多次循環(huán)) 又呈混合狀態(tài)。同時(shí)，污水在溝內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，這就要求溝內(nèi)有較大的循環(huán)流量( 一般是污水進(jìn)水流量的數(shù)倍乃至數(shù)十倍) ，進(jìn)入溝內(nèi)的污水立即被大量的循環(huán)液所混合稀釋，因此氧化溝既可杜絕短流又可以提供很大的稀釋倍數(shù)，從而提高緩沖能力，有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，對(duì)不易降解的有機(jī)物也有較好的處理能力。

1.2 具有明顯的溶解氧濃度梯度，有利于形成硝化—反硝化的生物處理?xiàng)l件

混合液在曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧濃度較高，然后在循環(huán)流動(dòng)中逐步下降，到下游區(qū)溶解氧濃度很低，基本上處于缺氧狀態(tài)，出現(xiàn)明顯的溶解氧濃度梯度，從而形成硝化—反硝化條件，有利于氮的去除，同時(shí)還可以通過(guò)反硝化很好地補(bǔ)充硝化過(guò)程中消耗的堿度。

1.3 功率密度不均勻分配有利于氧的傳質(zhì)、液體混合和污泥絮凝

由于氧化溝曝氣設(shè)備的不均勻設(shè)置，使氧化溝內(nèi)存在2 個(gè)能量區(qū): 一個(gè)是設(shè)有曝氣裝置的高能量區(qū)，一個(gè)是非曝氣區(qū)的低能量區(qū)。在這兩者之間的過(guò)渡區(qū)，可以認(rèn)為是能量由高變低的消散過(guò)程。高能量區(qū)一般具有大于100 s -1 的平均速度梯度( G) ; 低能量區(qū)平均速度梯度通常小于30s -1。當(dāng)系統(tǒng)中的G 值較低時(shí)，混合液中的固體就能產(chǎn)生良好的生物絮凝。這樣，氧化溝中的非曝氣部分就提供了對(duì)絮凝有利的條件。氧化溝的處理能力高于其他生物處理系統(tǒng)，其重要原因就在于它具有獨(dú)特的水力混合性能，這種混合作用對(duì)于有機(jī)碳、氨、硝酸鹽和固體的去除皆有重要作用。

1.4 整體功率密度較低，節(jié)省能源

氧化溝中的曝氣裝置不是沿溝長(zhǎng)均勻分布的，而是集中布置在幾處，所以氧化溝可比其他系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來(lái)維持液體流動(dòng)、固體懸浮和充氧，能量消耗低。另外，氧化溝遵守動(dòng)量守恒原則，一旦池內(nèi)混合液被加速到所需流速時(shí)，維持循環(huán)所需要的水力動(dòng)力只要克服沿程和彎道的水頭損失即可，在循環(huán)流動(dòng)中產(chǎn)生的循環(huán)或?qū)α骰旌夏軌蛟鰪?qiáng)其自身的攪動(dòng)作用。這樣，為了保持使固體懸浮的速度，所需要的單位容積動(dòng)力就大大低于其他系統(tǒng)。

1.5 構(gòu)造形式多種多樣，運(yùn)行靈活

氧化溝最根本的特點(diǎn)是曝氣池呈封閉的溝渠形，而溝渠的形狀和構(gòu)造則多種多樣，溝渠可以呈圓形和橢圓形等，可以是單溝系統(tǒng)或多溝系統(tǒng)。多溝系統(tǒng)可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠，也可以是一組同心的互相連通的環(huán)形溝渠，有與二次沉淀池分建的，也有合建的氧化溝。氧化溝運(yùn)行的靈活性還表現(xiàn)在可以通過(guò)自由改變出水堰的高度調(diào)節(jié)曝氣機(jī)的曝氣強(qiáng)度，達(dá)到不同的充氧效果。

1.6 工藝流程簡(jiǎn)單、構(gòu)筑物少、便于管理

氧化溝的水力停留時(shí)間和污泥齡都比一般生物處理法長(zhǎng)，懸浮狀有機(jī)物可以與溶解性有機(jī)物同時(shí)得到較徹底的穩(wěn)定，所以氧化溝不要求設(shè)置初沉池。由于氧化溝工藝的污泥齡長(zhǎng)、負(fù)荷低，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，剩余污泥量也較少，因此不再需要消化池消化。雖然氧化溝采用的水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，但總占地面積不僅沒(méi)有增大，相反還可縮小。


 

1.7 低負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡及水力停留時(shí)間長(zhǎng)

這使得氧化溝出水水質(zhì)好，產(chǎn)泥量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定。

2. 氧化溝工藝的應(yīng)用型式

氧化溝自創(chuàng)造以來(lái)，以其優(yōu)良的處理能力、簡(jiǎn)便的維護(hù)管理博得世人的矚目，現(xiàn)已發(fā)展為2 種組合形式( 與沉淀池分建式或合建式) 、3 種工作模式( 交替式、半交替式和連續(xù)式) 、20 多種型式。

2.1 交替工作式氧化溝

是指在一溝或多溝中按時(shí)間順序?qū)ρ趸瘻系钠貧獠僮骱统恋聿僮髯鞒稣{(diào)整換位，以取得最佳的或要求的處理效果。其特點(diǎn)是氧化溝曝氣、沉淀交替輪作，不設(shè)二沉池，不需污泥回流裝置�；�本類型有A 型、D型、T 型和VR 型4 種。

2.1.1 A 型氧化溝

是單溝運(yùn)行系統(tǒng)( 圖1) ，即在一個(gè)溝渠中交替完成進(jìn)水、曝氣、沉淀和排水4 個(gè)過(guò)程，主要用于水量較小、間歇運(yùn)行的污水處理，如早期的P 型氧化溝。

2. 1.2 D 型氧化溝

是雙溝交替運(yùn)行系統(tǒng)( 圖2) ，一般由池容完全相同的2 個(gè)氧化溝組成，2池串聯(lián)運(yùn)行，交替作為曝氣池和沉淀池，通常以8 h 為1 個(gè)工作周期，分4 個(gè)階段，控制運(yùn)行工況可以實(shí)現(xiàn)硝化和一定的反硝化。該系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定、不需設(shè)污泥回流裝置。但在2 個(gè)池交替作為曝氣池和沉淀池的過(guò)程中，存在一個(gè)過(guò)渡輪換期，此時(shí)轉(zhuǎn)刷全部停止工作，因此轉(zhuǎn)刷的實(shí)際利用率低，僅為37.5%。