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氧化沟法

一、概述及特性:

  氧化沟又称循环曝气池,其曝气池呈封闭的沟渠形,废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动,因此被称为“氧化沟”。实际上它是活性污泥法的一种变型,因为废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动,也有称其为 “无终端的曝气系统”。

 

二、工艺特征:

与传统活性污泥法曝气池相比,氧化沟具有下列各项特征:
  1、结构方面氧化沟的构造形式多样化、运行灵活。氧化沟一般呈环形沟渠状,平面多为椭圆形、圆形或马蹄形,总长可达几十米,甚至百米以上。氧化沟可以是单沟或多沟系统。多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠,也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠。单池的进水装置比较简单,只要伸入一根进水管即可,如双池以上平行工作时,则应设配水井。出水一般采用溢流堰式,通过调节出水溢流堰的高度可以改变氧化沟的水深,进而改变曝气装置的淹没深度,使其充氧量适应运行的需要,并可对水的流速起一定的调节作用。
  2、水流混合方面从水流混合特征出发,可将活性污泥系统区分为推流式和完全混合式两大类,氧化沟界于推流式和完全混合式之间,或者说基本上是完全混合式,同时又具有推流式的某些特征。水流在曝气沟渠中的流速v 为0.3~0.5 米/秒。可见,如果着眼于整个氧化沟,即以较长的时间间隔为观察基础,可以认为氧化沟是一个完全混合池,其中的污水水质几近一致,原水一进入氧化沟,就会被几十倍甚至上百倍的循环流量所稀释,因此氧化沟和其它完全混合式的活性污泥系统一样,适宜于处理高浓度有机废水,能够承受水量和水质的冲击负荷。但如果着眼于氧化沟中的某一段,即以较短的时间间隔为观察基础,就可以发现某些推流式的特征。因为在氧化沟中曝气装置并不是沿池长均布而是只要装在某几处,在曝气器下游附近地段,水流搅动激烈,溶解氧浓度较高,但随着与曝气器距离的不断增加,水流搅动变缓,溶解氧浓度不断减少,还可能出现缺氧区。这种水流搅动情况和溶解氧浓度沿池长变化的特征,十分有利于活性污泥的生物凝聚作用。且可利用来进行硝化、反硝化,达到生物脱氮的目的。
  3、工艺方面氧化沟工艺流程简单,构筑物少,运行管理方便。可考虑不设初沉池,也可考虑不单设二次沉淀池,使氧化沟与二次沉淀池合建,可省去污泥回流装置。BOD负荷低,同活性污泥法的延时曝气系统类似,对水温、水质、水量的变动有较强的适应性;污泥龄(生物固体平均停留时间)一般可达15~30d,为传统活性污泥系统的3~6倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物,如硝化菌,在氧化沟内可以产生硝化反应。一般的氧化沟能使污水中的氨氮达到95%~99%的硝化程度,如设计、运行得当,氧化沟能够具有反硝化脱氮的效果。因此,氧化沟处理效果稳定、出水水质好。
由于活性污泥在系统中的停留时间很长,排出的剩余污泥已得到高度稳定,因此只需进行浓缩和脱水处理,从而省去了污泥消化池。
三、氧化沟的设备:
   1、曝气设备的功能
  (1)曝气充氧;
  (2)推动水流作不停的循环流动,防止活性污泥沉淀;
  (3)搅拌水流,使有机物、微生物及氧三者充分混合、接触。
  2、常用的氧化沟曝气设备有:刷或转盘;表面曝气机。
  (1)水平轴曝气转刷或转盘调整转速和浸没深度,可改变其充氧量,适应不同的工作条件。采用曝气转刷时,曝气沟渠的水深一般不超过2.5m,但也有采用至3.0m 的。
  (2)垂直轴表面曝气机主要特点:叶轮高度较大,上口呈敞开形,叶片呈旋转双曲面曲线。因此它兼顾了充氧、推动和强烈搅拌的作用。除具有较高的充氧动力效率外,尚具有较大的提升推动能力,可增加氧化沟水深,缩小其占地面积,氧化沟水深达3.6~5.5m 。因此,为保证氧化沟沟内流速,这类表曝机不必另设推流设备;要注意的是调整表曝机充氧量宜用调整水位,而不宜调整外缘线速。强烈搅拌能使活性污泥加速更新,提高生物处理效果。
  (3)伞型表曝机国内生产的曝气机叶轮叶片属直板直线型的。它适用于表面曝气池,能起到曝气池充氧作用,不能满足上述氧化沟的三个功能要求。这种表曝机叶片上口封闭,以避免搅拌水体向上飞溅。其他曝气设备,诸如射流曝气、鼓风曝气等也可用于氧化沟,但在应用上比较少见。
四、工艺的类型:
  当前氧化沟有以下几种
  1、卡罗塞氧化沟

  卡鲁塞尔氧化沟系统是由多沟串联氧化沟及二次沉淀池、污泥回流系统组成,进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。采用垂直安装的低速表面曝气机,每组沟渠安装一个,均安设在一端,因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚,使活性污泥易于沉淀,而且创造了良好的生物脱氮的环境。如前所述,卡鲁塞尔氧化沟由于采用了表面曝气机,其水深可采用3.6~5.5m,沟内水流速度约为0.3~0.5m/s。由于表曝机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥法曝气池中的强度高得多,因此氧的转移效率大大提高。当有机负荷较低时,可以停止某些表曝机的运行或降低水位,在保证水流搅拌混合循环流动的前提下,节约能量消耗。其BOD5 去除率可达95~99%,脱氮效率可达90%,除磷效率约为70~80%,如配以投加铁盐,除磷效率可达95%。主要问题是发现氧化沟中有污泥沉淀现象,最大积泥高度达1.0m 以上,并有污泥成团上翻。说明推动力尚不能满足需要。此外,实际运行的动力费用也较原设计值为高。
  2、交替工作氧化沟系统交替工作氧化沟系统,有二沟和三沟两种交替工作氧化沟系统。二沟氧化沟由容积相同的两池组成,串联运行,交替作为曝气池和沉淀池,无需设污泥回流系统。该系统处理水质优良,污泥也比较稳定。缺点是曝气转刷的利用率低。三池交替工作氧化沟应用较广。两侧的两池交替地作为曝气池和沉淀池。中间池则一直为曝气池,原污水交替地进入两侧的两池,处理水则相应地从作为沉淀池的中间池流出。三池交替氧化沟不但能够去除BOD,还能完成脱氮和除磷的目的。这种系统无需污泥回流系统。
  3、奥贝尔型氧化沟系统奥贝尔氧化沟是由多个呈椭圆形或圆形同心沟渠组成的氧化沟系统。这种氧化沟系统多采用三层沟渠,最外层沟渠的容积最大,约为总容积的60%~70%,第二层沟渠为20%~30%,第三层沟渠则仅占10%左右。

  奥贝尔型氧化沟系统的特点:
  a、曝气设备均采用曝气转盘。由于曝气盘上有大量的楔行突出物,增加了推进混合和充氧效率,水深可达3.5~4.5m。
  b、圆形或椭圆形的平面形状,比渠道较长的氧化沟更能利用水流惯性,可节省推动水流的能耗。
  C、多渠串联的形式可减少水流短流现象。
  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,抗冲击负荷能力强,处理工业废水较其他类型氧化沟有更好的适应性。

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