生化处理中的氧化沟工艺

氧化沟处理设施概述

氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环状沟渠形而得名。因污水与活性污泥的混合液在反应池中不断地循环流动，又被称为循环反应池或无终端曝气系统。
氧化沟将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，其水力停留时间长达15-30h，污泥泥龄一般大于10d，但有机负荷则很低，仅为0.05-0.15kgBODS/(kgMLVSS·d)，实际上它是延时曝气活性污泥法的改型和发展。
氧化沟处理设施由反应池和二次沉淀池两部分组成，一般不设初次沉淀池。
由于氧化沟污水处理流程简单、效果稳定、基建费用较低、管理方便等优点，已经成为倍受重视的一项污水处理技术。

氧化沟的构造及类型

氧化沟的基本组成部分：反应(曝气)池体、曝气设备、进水分配井、出水溢流堰及自动控制设备等，见图4-5。
按氧化沟的构造特征及运行方式，常用的几种形式为：

凯罗瑟(Carmusel)系统，见图4-6。它是一个单沟系统。污水与活性污泥的混合液在沟中不停地循环流动。在沟的一端设垂直轴的表面曝气机，使系统中形成富氧区和缺氧区，有利于生物脱氮的进行。该系统BOD3去除率可达95-99%，脱氮率90%，除磷率50%，如配合投加聚合氯化铝铁盐，则除磷率可达95%。产泥量很低。
带侧沟的氧化沟见图4-7。特点是将曝气氧化和污泥沉淀集中在一个构筑物内进行，同时保持连续进水和出水。侧沟使污泥沉淀，运行中污泥将重新返回系统中。因此，该系统不需要设污泥回流设施。

二沟式或三沟式氧化沟系统见图4-8和图4-9。该形式氧化沟可不设二次沉淀池。两池交替的作为反应或沉淀。整个操作周期8h，进出水均匀，但曝气设备的工作却不连续。每个曝气设备在8h的工作周期中仅工作3h，二沟式设备利用率为3/8*100%=37.5%。三沟式氧化沟系统中，两侧沟交替地用作为反应池或沉淀池，而中间沟一直维持反应作为曝气池使用。因此，曝气设备利用率提高至58%左右。该沟用于生物脱氮较好。
orbal氧化沟是多沟串联系统。在不同沟槽中的溶解氧浓度差别很大，以三沟式为例，第一沟中溶解氧几乎为零；第二沟中溶解氧达0.5-1.0mg/L；第三沟中溶解氧则可达1.5-3.0mg/L。在第一沟中同时进行着生物的碳化、硝化和反硝化作用。一般约为50%-90%的总氧量是提供给第一沟的，但由于其中的耗氧速率十分高，其溶解氧浓度几乎为零。该沟不但用于脱除CODcr，对进一步脱氮也较好。Orbal氧化沟反应池见图4-10。

氧化沟的工艺原理

氧化沟处理污水本质上是延时曝气活性污泥法。污水进入反应池后与混合液混合，以0.3-0.6m/s的流速在沟中流动，污水在环形沟渠中完成一次循环约需15-30min，由于此工艺水的水力停留时间约15-40h，因此，污水在整个降解停留时间内需要经过20-120个循环才能流出反应池，可见氧化沟的水流特征是完全混合式的，但又具有推流式的某些特征。沟内污泥浓度分布均匀，进水将得到迅速稀释，因此，氧化沟具有很强的耐冲击能力和降解能力。较大的循环比可能会有1/n(n为循环比)进水中的基质来不及去除分解而随水带出，影响污水的去除率。因此，氧化沟多以延时曝气方式设计运行，以保证有足够的生物反应时间，不致造成未经反应分解的基质被带出流失。
从氧化沟的某一段来看，随着与曝气设备距离的增加，污水中的溶解氧也在不断减少，还会有缺氧区出现。利用这一特性，可以使污水在溶解氧多时(0.5-2.5mg/L)进行碳化硝化作用，而在溶解氧很少时(<0.5mg/L)进行反硝化作用，从而达到脱氮的目的。
由于污泥沉降性能较好，提高了泥水分离效率。

氧化沟系统包含：氧化沟反应池和二次沉淀池。其基本流程见图4-11。
氧化沟反应池沟槽呈环形，沟深一般为2.5-5m，沟中流速为0.3-0.6m/s。
沟中设置曝气设备，其作用为：
(1)使进水、回流污泥和沟中原有混合液很好混合；(2)提供氧源；(3)使水流向前运动。
因氧化沟排出的污泥量亦较稳定，无需进行厌氧消化，可直接予以处置。

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