氧化溝工藝的全面分析

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)優(yōu)點(diǎn)。

1、氧化溝工藝的優(yōu)點(diǎn)

（1）具有推流式和完quan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。

（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。

（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100s-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很好的水力混合性能，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。

（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)。

（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。

（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di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。

（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、氧化溝工藝的缺點(diǎn)

（1）占地面積大

氧化溝是一種延時(shí)曝氣活性污泥法，負(fù)荷低，曝氣池的池容大，所需相關(guān)設(shè)備投資大，應(yīng)用受到場(chǎng)地、設(shè)備等限制。

（2）污泥易沉積

這是氧化溝工藝的最大問(wèn)題，主要是由于氧化溝的表面曝氣方式產(chǎn)生的。由于氧化溝一般都采用表面曝氣器，且呈現(xiàn)不均勻分布，這樣就產(chǎn)生的不同的能量分區(qū)，在低能量區(qū)就會(huì)因混合液緩慢流容易形成污泥沉積。

（3）易產(chǎn)生浮泥和漂泥等

在氧化溝工藝中，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)生高度的硝化作用，在二沉池中容易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生污泥上浮。同時(shí)，氧化溝的負(fù)荷低、泥齡長(zhǎng)，使氧化溝內(nèi)活性污泥微生物大多處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，污泥老化，老化的污泥絮體易被曝氣打碎，從而在二沉池形成漂泥。

（4）氧化溝好氧區(qū)和缺氧區(qū)的設(shè)計(jì)還不完善

目前仍然根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法或動(dòng)力學(xué)計(jì)算法計(jì)算出所需好氧和缺氧區(qū)的總?cè)莘e，然后根據(jù)曝氣設(shè)備的數(shù)量在單溝中均勻分布。這樣，在單溝循環(huán)中容易導(dǎo)致好氧區(qū)和缺氧區(qū)的分布不合理，從而影響脫氮效果。

四、氧化溝工藝的控制參數(shù)

1、溫度

溫度是影污泥馴化的環(huán)境因素之一,各種微生物都在特定范圍的溫度內(nèi)生長(zhǎng)，污泥馴化的溫度范圍在10~40℃,最佳溫度在20~30℃。故建議系統(tǒng)的初次運(yùn)行不要放在冬天進(jìn)行。

2、pH值

pH值也是影響因素之一。在污泥馴化和以后的正常運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)將系統(tǒng)的進(jìn)水pH控制在6~9之間。

3、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

良好的營(yíng)養(yǎng)條件是菌群代謝、生長(zhǎng)的前提。在污泥馴化的過(guò)程中應(yīng)將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的參數(shù)控制在COD：N：P為100：5：1左右（脫氮工藝C：N控制在4~6：1），為污泥馴化提供良好的生長(zhǎng)條件。

4、溶解氧(DO)

氧化溝中，污水混合液在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，以轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟或表嗓機(jī)推動(dòng)和充氧，在曝氣裝置下游溶解氧濃度從高向低變動(dòng)，由好氧段逐步過(guò)渡到缺氧段，好氧段溶解氧濃度DO宜控制在1mg/L～3mg/L，缺氧段DO宜控制0.2～0.5mg/L。

轉(zhuǎn)刷(轉(zhuǎn)碟)曝可以調(diào)節(jié)出水堰的高度，使轉(zhuǎn)刷(轉(zhuǎn)碟)改變淹沒(méi)浮度而改變曝氣量，若沒(méi)有變頻調(diào)速裝置，則可改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)曝氣量，也可增開(kāi)或減少轉(zhuǎn)刷(轉(zhuǎn)碟)數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)曝氣量。如果減少曝氣量而影響水在池內(nèi)的流速(應(yīng)控制在0.25m/s以上)，則應(yīng)增開(kāi)水下推流器，以保證池內(nèi)流速，不致淤積。

5、混合液懸浮固體濃度（MLSS）

生物是污泥中有活性的部分,也是有機(jī)物代謝的主體,在生物處理工藝中起主要作用,而混合液污泥濃度MLSS的數(shù)值可以相對(duì)地表示生物部分的多少。活性污泥的濃度應(yīng)控制在2~4g/L。

6、生物相鏡檢

活性污泥處于不同的生長(zhǎng)階段,各類微生物也呈現(xiàn)出不同的比例。細(xì)菌承擔(dān)著分解有機(jī)物的基本和基礎(chǔ)的代謝作用,而原生動(dòng)物<也包括后生動(dòng)物>則吞食游離細(xì)菌。運(yùn)行正常的活性污泥中含有鐘蟲(chóng)、輪蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)、菌膠團(tuán)等。當(dāng)菌膠團(tuán)片大。鐘蟲(chóng)活躍而多，出現(xiàn)輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)時(shí)，污泥成熟且性質(zhì)好。

7、SV

活性污泥正常運(yùn)行時(shí)污泥30分鐘沉降比應(yīng)控制在15%-30%之間。

8、污泥齡

其主要依據(jù)是氧化溝中污泥濃度，進(jìn)水懸浮固體濃度(SS)與污泥沉降性能指數(shù)(SVI)，主要調(diào)控手段為調(diào)節(jié)剩余污泥排放量。剩余污泥排放是活性污泥工藝控制中最主要的一項(xiàng)操作，它控制混合液濃度，控制污泥泥齡，改變活性污泥中微生物種類和增長(zhǎng)速度，改變曝氣池需氧量以及改變污泥的沉降性能。

9、回流污泥量

在氧化溝工藝中，剩余污泥合理排放后的二沉池污泥必須全部回流到氧化溝中，才能保證曝氣池中的污泥濃度，從而保證其處理能力，回流污泥量的控制就是基于這個(gè)要求，其方法有：

按二沉池泥位控制，即按設(shè)計(jì)要求確定的泥位，或使泥層厚度控制在0.3～0.9m之間，同時(shí)使泥層厚度小于泥位以上水深的1/3。如果實(shí)際泥位超過(guò)設(shè)定的泥位，應(yīng)增大回流量，如果泥位低于設(shè)定值應(yīng)減少回流量，使逐步控制泥位在設(shè)定值上，但調(diào)節(jié)量不宜超過(guò)10%，待下一次巡檢時(shí)檢查泥位的變化，再給予適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，當(dāng)二沉池泥位穩(wěn)定，在一個(gè)值的時(shí)候，說(shuō)明所有的污泥已回流到曝氣池，達(dá)到了工藝要求，這個(gè)回流量與進(jìn)水量直接有關(guān)，進(jìn)水量增加(或減少)，帶出曝氣池的污泥量成比例增加(或減少)，回流量也應(yīng)成比例的增加(或減少)。

五、氧化溝異常及解決方案

1、污泥膨脹問(wèn)題

當(dāng)廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負(fù)荷過(guò)高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時(shí)。微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。

針對(duì)污泥膨脹的起因，可采取不同對(duì)策：由缺氧、水溫高造成的，可加大曝氣量或降低進(jìn)水量以減輕負(fù)荷，或適當(dāng)降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量減少；如污泥負(fù)荷過(guò)高，可提高M(jìn)LSS，以調(diào)整負(fù)荷，必要時(shí)可停止進(jìn)水，悶曝一段時(shí)間；可通過(guò)投加氮肥、磷肥，調(diào)整混合液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平衡（BOD5：N：P=100：5：1）；pH值過(guò)低，可投加石灰調(diào)節(jié)；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），能抑制絲狀菌繁殖，控制結(jié)合水性污泥膨脹。

2、泡沫問(wèn)題

由于進(jìn)水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能完quan有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉(zhuǎn)刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長(zhǎng)，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。用表面噴淋水或除沫劑去除泡沫，常用除沫劑有機(jī)油、煤油、硅油，投量為0.5~1.5mg/L。通過(guò)增加曝氣池污泥濃度或適當(dāng)減小曝氣量，也能有效控制泡沫產(chǎn)生。當(dāng)廢水中含表面活性物質(zhì)較多時(shí)，易預(yù)先用泡沫分離法或其他方法去除。另外也可考慮增設(shè)一套除油裝置。但最重要的是要加強(qiáng)水源管理，減少含油過(guò)高廢水及其它有毒廢水的進(jìn)入。

3、污泥上浮問(wèn)題

當(dāng)廢水中含油量過(guò)大，整個(gè)系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過(guò)程中不能很好控制其在二沉池的停留時(shí)間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上??；當(dāng)曝氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮?dú)?，使污泥上浮；另外，廢水中含油量過(guò)大，污泥可能挾油上浮。

發(fā)生污泥上浮后應(yīng)暫停進(jìn)水，打碎或清除污泥，判明原因，調(diào)整操作。污泥沉降性差，可投加混凝劑或惰性物質(zhì)，改善沉淀性；如進(jìn)水負(fù)荷大應(yīng)減小進(jìn)水量或加大回流量；如污泥顆粒細(xì)小可降低曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速；如發(fā)現(xiàn)反硝化，應(yīng)減小曝氣量，增大回流或排泥量；如發(fā)現(xiàn)污泥腐化，應(yīng)加大曝氣量，清除積泥，并設(shè)法改善池內(nèi)水力條件。

4、流速不均及污泥沉積問(wèn)題

在氧化溝中，為了獲得其混合和處理效果，混合液必須以一定的流速在溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般認(rèn)為，zui低流速應(yīng)為0.15m/s，不發(fā)生沉積的平均流速應(yīng)達(dá)到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設(shè)備一般為曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)刷的浸沒(méi)深度為250~300mm，轉(zhuǎn)盤的浸沒(méi)深度為480~530mm。

與氧化溝水深（3.0~3.6m）相比，轉(zhuǎn)刷只占了水深的1/10~1/12，轉(zhuǎn)盤也只占了1/6~1/7，因此造成氧化溝上部流速較大（約為0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很?。ㄌ貏e是在水深的2/3或3/4以下，混合液幾乎沒(méi)有流速），致使溝底大量積泥（有時(shí)積泥厚度達(dá)1.0m），大大減少了氧化溝的有效容積，降低了處理效果，影響了出水水質(zhì)。

加裝上、下游導(dǎo)流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和zui方便的措施。上游導(dǎo)流板安裝在距轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)刷）軸心4.0處（上游），導(dǎo)流板高度為水深的1/5~1/6，并垂直于水面安裝；下游導(dǎo)流板安裝在距轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)刷）軸心3.0m處。導(dǎo)流板的材料可以用金屬或玻璃鋼，但以玻璃鋼為佳。導(dǎo)流板與其他改善措施相比，不僅不會(huì)增加動(dòng)力消耗和運(yùn)轉(zhuǎn)成本，而且還能夠較大幅度地提高充氧能力和理論動(dòng)力效率。

另外，通過(guò)在曝氣機(jī)上游設(shè)置水下推動(dòng)器也可以對(duì)曝氣轉(zhuǎn)刷底部低速區(qū)的混合液循環(huán)流動(dòng)起到積極推動(dòng)作用，從而解決氧化溝底部流速低、污泥沉積的問(wèn)題。設(shè)置水下推動(dòng)器專門用于推動(dòng)混合液可以使氧化溝的運(yùn)行方式更加靈活，這對(duì)于節(jié)約能源、提高效率具有十分重要的意義。