專題_氧化溝活性污泥法

1、氧化溝活性污泥法氧化溝活性污泥法氧化溝活性污泥工藝氧化溝活性污泥工藝1、概述、概述2、氧化溝的基本原理、氧化溝的基本原理3、氧化溝的基本結構、氧化溝的基本結構4、氧化溝的技術特征、氧化溝的技術特征5、幾種工藝類型的氧溝、幾種工藝類型的氧溝6、氧化溝技術的應用、氧化溝技術的應用7、氧化溝技術展望、氧化溝技術展望1 1、概述、概述 活性污泥法中的氧化溝（活性污泥法中的氧化溝（Oxidation Ditch）又稱為氧化渠）又稱為氧化渠（ Oxidation Channel），其曝氣池為循環(huán)混合式曝氣池，污水和活性污泥混），其曝氣池為循環(huán)混合式曝氣池，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動，又稱為合液在其

2、中循環(huán)流動，又稱為“環(huán)形曝氣池環(huán)形曝氣池”、“循環(huán)曝氣池循環(huán)曝氣池”。 氧化溝屬于活性污泥處理工藝的變形工藝，一般不需要初沉池，并且通常采氧化溝屬于活性污泥處理工藝的變形工藝，一般不需要初沉池，并且通常采用延時曝氣；結構形式采用環(huán)形溝渠形式，混合液在氧化溝曝氣器的推動下做用延時曝氣；結構形式采用環(huán)形溝渠形式，混合液在氧化溝曝氣器的推動下做水平流動，一般泥齡為水平流動，一般泥齡為20-30d，污泥負荷在，污泥負荷在0.05-0.10kgBOD5/(kgMLSSd) 最早在1920年，英國（Sheffield）首次建成氧化溝，采用槳板式曝氣機。該處理廠被認為是現代氧化溝的先驅。當時沒有“氧化溝”一

3、詞。 1954年Pasveer將Kessener轉刷用于氧化溝，此后才有“氧化溝”這一專用術語。該技術也被命名為帕斯維爾（ Pasveer）氧化溝。將曝氣、沉淀、污泥穩(wěn)定等處理過程集中于一體，BOD5去除率達97%。此后氧化溝成為一種有效地廢水處理工藝，頗受各國關注。 氧化溝一般為環(huán)形溝渠狀，也可以是長方形、圓形等，目前的池體常以鋼筋混凝土澆筑（早期的是按土質挖成斜坡、澆以10cm厚的素混土），斷面有梯形、單側梯形和矩形。水深與曝氣和混合推動設備有關，一般3.55.0m，最深可達8.0m。 目前氧化溝技術已成功應用于化工廢水、造紙廢水、食品加工廢水、制藥廢水等的處理。 國外生產制造氧化溝及配套

4、設備的制造商有：荷蘭的DHV公司（開發(fā)了兩層渦輪的立式曝氣機，提高混合推動力，增加了設計深度）；德國的Passavant公司（開發(fā)了玻璃鋼強化塑料制成的曝氣轉刷葉片）美國的Envirex公司等。 我國在20世紀80年代初期開始研究和應用氧化溝工藝，80年代末期開始在城市廢水和工業(yè)廢水的處理中引進國外氧化溝先進技術。如河北邯鄲市東污水處理廠采用交替式氧化溝。2 2、氧化溝的基本原理、氧化溝的基本原理 氧化溝是活性污泥工藝的發(fā)展，溝中的微生物以廢水中的有機物為食物，并使之無機化。在氧化溝系統(tǒng)中，通過轉刷（轉盤或其他曝氣設備），使泥水混合物在環(huán)狀的渠內循環(huán)流動，依靠轉刷推動廢水混合液流動并進行曝氣

5、。其基本特征是跑道型循環(huán)混合式曝氣池。 氧化溝常以延遲曝氣的方式運行，混合液通過轉刷后，DO濃度提高，在渠內流動過程中又逐漸降低。水力停留時間1024h。污泥泥齡2030h。通過設置進水與出水位置、污泥回流位置、曝氣設備位置可以使氧化溝完成硝化和反硝化功能。如主要去除BOD5或進行硝化，進水點通常設置在靠近轉刷的位置（上游），出水點設在進水點上游。3 3、氧化溝的基本結構組成、氧化溝的基本結構組成 氧化溝工藝處理城市污水時，可以不設初沉池，懸浮有機物可在氧化溝得到好氧穩(wěn)定，這比設立沉淀池和分離裝置的污泥穩(wěn)定系統(tǒng)經濟。但為了防止無機沉渣在氧化溝內積累，污水要進過格柵和沉砂池的預處理。 氧化溝系統(tǒng)

6、基本結構通常包括氧化溝池體、曝氣設備、進水出水設備、導流和混合裝置以及附屬構筑物等。1）氧化溝池體 一般呈環(huán)形，平面布置多呈橢圓或圓形，四壁多采用鋼筋混凝土建造，水深與所采用曝氣設備有關。2）氧化溝曝氣設備 曝氣設備主要功能有：（1）供氧；（2）推動水流循環(huán)流動；（3）防止活性污泥沉淀；（4）使有機物、微生物和氧氣充分混合接觸。 曝氣設備可以選用水平軸曝氣轉刷或轉盤、立式表曝機、導管式曝氣機等。3）進水出水裝置 包括進水口、回流污泥口和出水調節(jié)堰等。進水和回流污泥口應該在曝氣器上游，以利于充分混合接觸。出水口設置在進水點和污泥回流點上游足夠遠，避免短流。4）導流和混合裝置 包括導流板和導流墻。

7、在彎道設置導流墻可以減少水頭損失，防止彎道停滯區(qū)的產生和對彎道的過渡沖刷。在曝氣轉刷上、下游設置導流板，使表面較高流速轉入池底，降低表面流速，提高傳氧速率。5）附屬構筑物 如二沉池、刮泥機、污泥回流泵等，與傳統(tǒng)活性污泥工藝相同。4 4、氧化溝的技術特征、氧化溝的技術特征3）氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度 廢水在曝氣設備混合后，在溝渠內循環(huán)流動。流速在0.250.35m/s，氧化溝總長90600m，則完成一個循環(huán)需520min。而水力停留時間為1024h，則需30200次循環(huán)。可見短期內呈推流，長時間內呈完全混合特征，兩者結合使進水被大大稀釋，提高氧化溝的緩沖能力。1）氧化溝結合了推流和完全混合

8、兩種流態(tài) 氧化溝的曝氣設備不是沿溝長均勻分布，而是集中在幾處，所以，氧化溝可在比其他系統(tǒng)低得多的整體體積功率密度下保持液體的流動、固體懸浮和充氧，降低能耗。國外的研究報道，氧化溝比常規(guī)的活性污泥能耗降低20%30%。2）氧化溝整體體積功率密度較低 氧化溝曝氣設備定位布設，曝氣設備之后DO逐漸降低，有明顯的濃度梯度。如Carrousel氧化溝出現缺氧區(qū)域。利用這一特性可以再氧化溝工藝中實現硝化和反硝化。5）氧化溝處理效果穩(wěn)定，出水水質好 氧化溝可以不設初沉池，污泥平均停留時間較長，剩余污泥量少，且剩余污泥在溝內已經得到一定程度穩(wěn)定，可不設污泥消化裝置。工藝中的二沉池也可以與氧化溝合建（一體化氧化

9、溝），氧化溝也可以與其他工藝單元操作結合，如在氧化溝前增加厭氧池，可提高除磷功能。4）氧化溝工藝處理流程簡單 實際應用表明，氧化溝在有機物和懸浮物去除方面，效果比傳統(tǒng)活性污泥更好更穩(wěn)定。對我國邯鄲市東污水處理廠多年運行資料表明，BOD5和懸浮物濃度小于30mg/L出現的頻率分別為92%和96%。6）基建和運行費用低 美國環(huán)保局（EPA）公布數據，僅考慮去除BOD而設計，氧化溝與傳統(tǒng)處理工藝費用大致相同；考慮脫除NH3-N時，前者不變，后者明顯增加。6 6、幾種工藝類型的氧化溝、幾種工藝類型的氧化溝1）Carrousel（卡魯塞爾）氧化溝 Carrousel氧化溝是一個多溝串聯系統(tǒng)，進水與活性污

10、泥混合后，沿水流方向在溝內循環(huán)流動，在溝的一端設置表曝機。在曝氣機上、下游形成富氧區(qū)和缺氧區(qū)。該氧化溝設計深度一般為4.04.5m，水流流速為0.3m/s。該工藝投資省、處理效果好、可靠性好、運行管理簡單。 為了提高Carrousel氧化溝的脫氮效果和穩(wěn)定性，DHV公司在原有基礎上可發(fā)了Carrousel-2000型氧化溝在缺氧條件下，進水與一定量混合液混合；其余部分進行硝化和反硝化。設置推進器，保證混合液具有一定流速，防止污泥在進水有機物含量低時沉淀。2）Orbal（奧貝爾）氧化溝 Orbal氧化溝由幾條同心圓或橢圓形的溝渠組成，溝渠之間采用隔墻分開，形成多條環(huán)形渠道，每條渠道相當于一個單獨

11、的反應器。 設計深度一般在4.0m以內，采用轉盤曝氣，水流流速0.30.6m/s?？筛鶕枰O兩條渠道、三條渠道和四條渠道。常用三條渠道的形式（如下）。 運行時，廢水先進入氧化溝最外層的渠道（第一溝），在其中循環(huán)的同時，依次進入下一個渠道（第二、三溝），最后從中心島排出混合液進入沉淀池，相當于一系列串聯的完全混合反應器組合。 第一、二、三溝渠容積分別總容積的60%、2030%和10%左右。運行時保持溶解氧濃度依次遞增（常為0、1.0、2.0mg/L），以實現除碳。除氮、節(jié)能。3）一體化氧化溝 又稱合建式氧化溝，集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能于一體，不需單獨建造二沉池。 一體化氧化溝的關鍵

12、技術設備是固液分離器。目前應用最典型的是船式分離器和BMTS溝內分離器。船式一體化氧化溝 BMTS型一體化氧化溝使用渠道內的澄清池，由前擋板、后擋板和低部構件組成。 擋板強迫水平流動的水流經過導流板從底部進入澄清池，分離后的水通過溢流堰排出，污泥回到氧化溝。4）交替式氧化溝 交替式氧化溝是SBR工藝和傳統(tǒng)氧化溝工藝結合的結果。目前主要應用的有：VR型、DE型和T型。VR型型： 由一個池子組成，可連續(xù)進水、連續(xù)出水方式運行。整個溝分作兩部分，分別交替用作曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，每個功能區(qū)一端都有單向活拍門，利用定時器自動改變轉刷方向，水流流向啟閉活拍門，改變各功能區(qū)工作狀態(tài)。DE型型： 在VR型氧化溝基

13、礎上開發(fā)的，由兩條相互聯系的氧化溝和單獨設立的沉淀池組成。氧化溝僅用于曝氣（脫碳、硝化）和推動混合（反硝化）。T型型：三溝式氧化溝： 有三條相互聯系的氧化溝作為一個整體，每個溝內都裝有曝氣和推進循環(huán)的轉刷。蘇州河西污水處理廠河北邯鄲市東污水處理廠 在T氧化溝內，三條溝交替變換工作方式，其中兩條溝用于工藝反應（曝氣和混合），另一條用于沉淀。5）其他氧化溝導管式氧化溝和射流曝氣氧化溝（根據曝氣方式）導管曝氣氧化溝：鼓風機供氧，水流 從溝底部推進，可避免底部污泥沉淀。射流曝氣氧化溝：溝底設有射流曝氣裝置，射流器沿溝寬方向均勻分布。先將壓縮空氣與混合液在混合室充分混合。7 7、氧化溝技術的應用、氧化溝

14、技術的應用1）在國外的應用 20世紀60年代以來，氧化溝技術在歐洲、北美、南非等地得到迅速地推廣和應用。如丹麥已興建300多座氧化溝污水處理廠，占全國污水處理廠的40%。據不完全統(tǒng)計，北美有9000多座氧化溝污水處理廠，亞洲有近1000座氧化溝污水處理廠。 氧化溝污水處理技術的發(fā)展不盡體現在數量上，也體現在處理廠規(guī)模的擴大和處理對象的不斷增加。氧化溝處理能力達到了處理1000萬人口當量污水，既能處理生活污水，又能處理工業(yè)廢水和城市污水。2）在國內的應用 我國自20世紀80年代以來，開展了較多的關于氧化溝工藝的研究，并設計建造了一批氧化溝污水處理廠。如：采用Carrousel工藝的有桂林東區(qū)污水廠、昆明第一污水廠等；采用Obral工藝的有北京大興污水處理廠、山東萊西污水處理廠等；采用交替式氧化溝的河北邯鄲市東污水處理廠、上海石化總廠水質凈化廠。河北邯鄲市東污水處理廠流程：工藝流程包括三部分：1）物理處理：粗、細格柵、曝氣沉砂等；2）生物處理：采用三溝式氧化溝（T型交替式氧化溝）處理，出水用于生產用水 補充和農業(yè)用水；3）污泥處理：經污泥濃縮、脫水后外運處理。 處理廠建有三組平行的T型氧化溝系統(tǒng)，采用轉刷曝氣機進行曝氣、混合。每組溝處理能力為3.3104m3/d，溝長98m，寬73m，水深3.5m，容積19950m3。 中間溝的轉刷連續(xù)運轉，兩側溝交替進