A/O,SBR,氧化溝等水處理方法詳解

1.A/O是指anoxic/oxic或者anaerobic/oxic,前者（缺氧/好氧）是一般的A/O工藝，或者說(shuō)是A1/O（數字1是下標）工藝，是脫氮工藝；后者（厭氧/好氧）是除磷工藝，也可以說(shuō)成A2/O（數字2是下標）工藝。A/A/O工藝，又叫A2/O（數字2是上標）是厭氧/缺氧/好氧組合工藝。

2.A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的條件下（O段），被硝化菌硝化為硝態(tài)氮，大量硝態(tài)氮回流至A段，在缺氧條件下，通過(guò)兼性厭氧反硝化菌作用，以污水中有機物作為電子供體，硝態(tài)氮作為電子受體，使硝態(tài)氮波還原為無(wú)污染的氮氣，逸入大氣從而達到最終脫氮的自的。

硝化反應：NH4+＋2O2→NO3－＋2H++H2O
反消化反應：6NO3-＋5CH3OH（有機物）→5CO2↑＋7H2O＋6OH-+3N2↑

3.AO工藝法也叫厭氧好氧工藝法，A(Anacrobic)是厭氧段，用與脫氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有機物。

A/O法脫氮工藝的特點(diǎn)：
（a） 流程簡(jiǎn)單，勿需外加碳源與后曝氣池，以原污水為碳源，建設和運行費用較低；
（b） 反硝化在前，硝化在后，設內循環(huán)，以原污水中的有機底物作為碳源，效果好，反硝化反應充分；
（c） 曝氣池在后，使反硝化殘留物得以進(jìn)一步去除，提高了處理水水質(zhì)；
（d） A段攪拌，只起使污泥懸浮，而避免DO的增加。O段的前段采用強曝氣，后段減少氣量，使內循環(huán)液的DO含量降低，以保證A段的缺氧狀態(tài)。

A/O法存在的問(wèn)題：
1.由于沒(méi)有獨立的污泥回流系統，從而不能培養出具有獨特功能的污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低；
2、若要提高脫氮效率，必須加大內循環(huán)比，因而加大運行費用。從外，內循環(huán)液來(lái)自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達到90％
3、 影響因素 水力停留時(shí)間 （硝化＞6h ，反硝化＜2h ）循環(huán)比MLSS（＞3000mg/L）污泥齡（ ＞30d ）N/MLSS負荷率（ ＜0.03 ）進(jìn)水總氮濃度（ ＜30mg/L）

SBR法是序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)的簡(jiǎn)稱(chēng)，又名間歇曝氣，其主體構筑物是SBR反應池。SBR工藝由按一定時(shí)間順序間歇操作運行的反應器組成。SBR工藝的一個(gè)完整的操作過(guò)程，亦即每個(gè)間歇反應器在處理廢水時(shí)的操作過(guò)程包括如下5個(gè)階段：①進(jìn)水期；②反應期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤閑置期。SBR的運行工況以間歇操作為特征。其中自進(jìn)水、反應、沉淀、排水排泥至閑置期結束為一個(gè)運行周期。在一個(gè)運行周期中，各個(gè)階段的運行時(shí)間、反應器內混合液體積的變化及運行狀態(tài)等都可以根據具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運行功能要求等靈活掌握。

1.1 SBR改良工藝介紹及對比
SBR運行方式靈活多變，適應性強，為滿(mǎn)足不同的水質(zhì)及實(shí)際工程的要求，可對工藝過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，隨著(zhù)基礎研究方面的不斷進(jìn)展以及人們對活性污泥去除污染物質(zhì)機理的逐漸了解，鑒于經(jīng)典的SBR技術(shù)在實(shí)際工程應用的一定局限，為適應實(shí)際工程的需要，SBR技術(shù)逐漸衍生了各種新的形式。目前應用較多的改良工藝有：ICEAS，UNITANK，DAT-IAT，CAST（CASS）等。

ICEAS全稱(chēng)為間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration），其最大的特點(diǎn)就是在反應器的進(jìn)水端增加了一個(gè)預反應區，運行方式為連續進(jìn)水（沉淀期、排水期仍連續進(jìn)水），間歇排水，無(wú)明顯的反應階段和閑置階段。污水從預反應區以很低的流速進(jìn)入主反應區，對主反應區的泥水分離不會(huì )產(chǎn)生明顯影響。由于ICEAS設施簡(jiǎn)單、管理方便，尤其是處理市政污水和工業(yè)廢水方面比經(jīng)典的SBR系統費用更省，因此在國內外受到了廣泛重視。自20世紀80年代初在澳大利亞興起以來(lái)，目前已建成投產(chǎn)了300多座污水處理廠(chǎng)。

ICEAS的運行方式：將SBR反應池沿長(cháng)度方向分為兩個(gè)部分，前部為預反應區，后部為主反應區。預反應區可起調節水流的作用，主反應區是曝氣、沉淀的主體。ICEAS是連續進(jìn)水工藝，不但在反應階段進(jìn)水，在沉淀和潷水階段也進(jìn)水。污水進(jìn)入預反應區后，通過(guò)隔墻底部的連接口以平流流態(tài)進(jìn)入主反應池，在主反應池中進(jìn)行間歇曝氣和沉淀潷水，成為連續進(jìn)水、間歇出水的SBR反應池，使配水大大簡(jiǎn)化，運行也更加靈活。ICEAS工藝中各操作單元的作用為：

A、曝氣階段由曝氣系統向反應池內間歇供氧，此時(shí)有機物經(jīng)微生物作用被生物氧化，同時(shí)污水中的氨氮經(jīng)微生物硝化反硝化作用，達到脫氮的效果。

B、沉淀階段 此時(shí)停止向反應池內供氧，活性污泥在靜止狀態(tài)下降，實(shí)現泥水分離。

C、潷水階段在污泥沉淀到一定深度后，潷水器系統開(kāi)始工作，排出反應池內上清液。在潷水過(guò)程中，由于污泥沉降于池底，濃度較大，可根據需要啟動(dòng)污泥泵將剩余污泥排至污泥池中，以保持反應器內一定的活性污泥濃度。潷水結束后，又進(jìn)入下一個(gè)新的周期，開(kāi)始曝氣，周而復始，完成對污水的處理。

序批式活性污泥法（SBR-Sequencing Batch Reactor）是早在1914年英國學(xué)者Ardern和Lockett發(fā)明活性污泥法之時(shí)，首先采用的水處理工藝。70年代初，美國Natre Dame大學(xué)的R.Irvine教授采用實(shí)驗室規模對SBR工藝進(jìn)行了系統深入的研究,并于1980年在美國環(huán)保局(EPA)的資助下，在印地安那州的Culver城改建并投產(chǎn)了世界上第一個(gè)SBR法污水處理廠(chǎng)。80年代前后，由于自動(dòng)化計算機等高新技術(shù)的迅速發(fā)展以及在污水處理領(lǐng)域的普及與應用，此項技術(shù)獲得重大進(jìn)展，使得間歇活性污泥法（也稱(chēng)"間歇式活性污泥法"）的運行管理也逐漸實(shí)現了自動(dòng)化。

2.1 工藝簡(jiǎn)介
SBR工藝的過(guò)程是按時(shí)序來(lái)運行的，一個(gè)操作過(guò)程分五個(gè)階段：進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置。由于SBR在運行過(guò)程中，各階段的運行時(shí)間、反應器內混合液體積的變化以及運行狀態(tài)都可以根據具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR反應器來(lái)說(shuō)，只是時(shí)序控制，無(wú)空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此，SBR工藝發(fā)展速度極快，并衍生出許多新型SBR處理工藝。90年代比利時(shí)的SEGHERS公司又開(kāi)發(fā)了UNITANK系統，把經(jīng)典SBR的時(shí)間推流與連續的空間推流結合了起來(lái)SBR工藝主要有以下變形。

間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法最大特點(diǎn)是：在反應器進(jìn)水端設一個(gè)預反應區，整個(gè)處理過(guò)程連續進(jìn)水，間歇排水,無(wú)明顯的反應階段和閑置階段，因此處理費用比傳統SBR低。由于全過(guò)程連續進(jìn)水，沉淀階段泥水分離差，限制了進(jìn)水量。

好氧間歇曝氣系統（主體構筑物是由需氧池DAT池和間歇曝氣池IAT池組成，DAT池連續進(jìn)水連續曝氣，其出水從中間墻進(jìn)入IAT池，IAT池連續進(jìn)水間歇排水。同時(shí)，IAT池污泥回流DAT池。它具有抗沖擊能力強的特點(diǎn)，并有除磷脫氮功能。

循環(huán)式活性污泥法將ICEAS的預反應區用容積更小,設計更加合理優(yōu)化的生物選擇器代替。通常CASS池分三個(gè)反應區：生物選擇器、缺氧區和好氧區，容積比一般為1：5：30。整個(gè)過(guò)程連續間歇運行，進(jìn)水、沉淀、潷水、曝氣并污泥回流。該處理系統具有除氮脫磷功能。

UNITANK單元水池活性污泥處理系統它集合了SBR工藝和氧化溝工藝的特點(diǎn)，一體化設計使整個(gè)系統連續進(jìn)水連續出水，而單個(gè)池子相對為間歇進(jìn)水間歇排水。此系統可以靈活的進(jìn)行時(shí)間和空間控制，適當的增大水力停留時(shí)間，可以實(shí)現污水的脫氮除磷。

改良式序列間歇反應器（MSBR-Modified Sequencing Batch Reactor）是80年代初期根據SBR技術(shù)特點(diǎn)結合A2-O工藝，研究開(kāi)發(fā)的一種更為理想的污水處理系統，目前最新的工藝是第三代工藝。MSBR工藝中涉及的部分專(zhuān)利技術(shù)目前屬于美國的Aqua-Aerobic System Inc.所有。反應器采用單池多方格方式，在恒定水位下連續運行。脫氮除磷能力更強。

2 .2 SBR工藝特點(diǎn)及分析
SBR工藝是通過(guò)時(shí)間上的交替來(lái)實(shí)現傳統活性污泥法的整個(gè)運行過(guò)程，它在流程上只有一個(gè)基本單元，將調節池、曝氣池和二沉池的功能集于一池，進(jìn)行水質(zhì)水量調節、微生物降解有機物和固、液分離等。經(jīng)典SBR反應器的運行過(guò)程為：進(jìn)水→曝氣→沉淀→潷水→待機。

2.3 優(yōu)點(diǎn)
通過(guò)分析可將SBR反應器的優(yōu)點(diǎn)歸納如表1。

2.4理論分析
SBR反應池充分利用了生物反應過(guò)程和單元操作過(guò)程的基本原理。

①流態(tài)理論
由于SBR在時(shí)間上的不可逆性，根本不存在返混現象，所以屬于理想推流式反應器。

②理想沉淀理論
其沉淀效果好是因為充分利用了靜態(tài)沉淀原理。經(jīng)典的SBR反應器在沉淀過(guò)程中沒(méi)有進(jìn)水的擾動(dòng)，屬于理想沉淀狀態(tài)。

③推流反應器理論
假設在推流式和完全混合式反應器中有機物降解服從一級反應，那么在相同的污泥濃度下，兩種反應器達到相同的去除率時(shí)所需反應器容積比為：
V完全混合/V推流=[（1-（1/1-η））]/ 〔ln(1-η)〕 （1）
式中 η--去除率
從數學(xué)上可以證明當去除率趨于零時(shí)V完全混合/V推流等于1，其他情況下（V完全混合/V推流）>1，就是說(shuō)達到相同的去除率時(shí)推流式反應器要比完全混合式反應器所需的體積小，表明推流式的處理效果要比完全混合式好。

④選擇性準則
1973年Chudoba等人提出了在活性污泥混合培養中的動(dòng)力學(xué)選擇性準則[5，這個(gè)理論是基于不同種屬的微生物在Monod方程中的參數（KS、μmax）不同，并且不同基質(zhì)的生長(cháng)速度常數也不同。Monod方程可以寫(xiě)成：
dX/Xdt=μ=μmax [S/(KS+S)] （2）
式中 X--生物體濃度
S--生長(cháng)限制性基質(zhì)濃度
KS--飽和或半速度常數
μ、μmax--分別為實(shí)際和最大比增長(cháng)速率

按照Chudoba所提出的理論，具有低KS和μmax值的微生物在混合培養的曝氣池中，當基質(zhì)濃度很低時(shí)其生長(cháng)速率高并占有優(yōu)勢，而基質(zhì)濃度高時(shí)則恰好相反。Chudoba認為大多數絲狀菌的KS和μmax值比較低，而菌膠團細菌的KS和μmax值比較高，這也解釋了完全混合曝氣池容易發(fā)生污泥膨脹的原因。有機物濃度在推流式曝氣池的整個(gè)池長(cháng)上具有一定的濃度梯度，使得大部分情況下絮狀菌的生長(cháng)速率都大于絲狀菌，只有在反應末期絮狀菌的生長(cháng)沒(méi)有絲狀菌快，但絲狀菌短時(shí)間內的優(yōu)勢生長(cháng)并不會(huì )引起污泥膨脹。因此，SBR系統具有防止污泥膨脹的功能。

⑸微生物環(huán)境的多樣性
SBR反應器對有機物去除效果好，而對難降解有機物降解效果好是因為其在生態(tài)環(huán)境上具有多樣性，具體講可以形成厭氧、缺氧等多種生態(tài)條件，從而有利于有機物的降解。

2.5傳統SBR工藝的缺點(diǎn)
①連續進(jìn)水時(shí)，對于單一SBR反應器需要較大的調節池。
②對于多個(gè)SBR反應器，其進(jìn)水和排水的閥門(mén)自動(dòng)切換頻繁。
③無(wú)法達到大型污水處理項目之連續進(jìn)水、出水的要求。
④設備的閑置率較高。
⑤污水提升水頭損失較大。
⑥如果需要后處理，則需要較大容積的調節池。

2.6 SBR的適用范圍
SBR系統進(jìn)一步拓寬了活性污泥的使用范圍。就近期的技術(shù)條件，SBR系統更適合以下情況：
1）中小城鎮生活污水和廠(chǎng)礦企業(yè)的工業(yè)廢水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。
2）需要較高出水水質(zhì)的地方，如風(fēng)景游覽區、湖泊和港灣等，不但要去除有機物，還要求出水中除磷脫氮，防止河湖富營(yíng)養化。
3）水資源緊缺的地方。SBR系統可在生物處理后進(jìn)行物化處理，不需要增加設施，便于水的回收利用。
4）用地緊張的地方。
5）對已建連續流污水處理廠(chǎng)的改造等。
6）非常適合處理小水量，間歇排放的工業(yè)廢水與分散點(diǎn)源污染的治理。
近期來(lái)隨著(zhù)SBR工藝的發(fā)展，特別是連續進(jìn)水、連續出水方案的改進(jìn)，使SBR工藝以應用于大中心污水處理廠(chǎng)。

3 設計方法
3.1 負荷法
該法與連續式曝氣池容積的設計相仿。已知SBR反應池的容積負荷NV或污泥負荷NS、進(jìn)水量Q0及進(jìn)水中BOD5濃度C0，即可由下式迅速求得SBR池容：
容積負荷法 V=nQ0C0／Nv (3)
Vmin=〔SVI·MLSS／106〕·V
污泥負荷法 Vmin=nQ0C0·SVI／Ns (4)
V=Vmin+Q0

3.2 曝氣時(shí)間內負荷法
鑒于SBR法屬間歇曝氣，一個(gè)周期內有效曝氣時(shí)間為ta，則一日內總曝氣時(shí)間為nta，以此建立如下計算式：
容積負荷法 V=nQ0C0tc／Nv·ta (5)
污泥負荷法 V=24QC0／nta·MLSS·NS (6)

3.3 動(dòng)力學(xué)設計法
由于SBR的運行操作方式不同，其有效容積的計算也不盡相同。根據動(dòng)力學(xué)原理演算(過(guò)程略)，SBR反應池容計算公式可分為下列三種情況：

限制曝氣 V=NQ(C0-Ce)tf／[MLSS·Ns·ta] (7)
非限制曝氣 V=nQ(C0-Ce)tf／[MLSS·Ns(ta+tf)] (8)
半限制曝氣 V=nQ(C0-Ce)／[LSS·Ns(ta+tf-t0)] (9)
式中： tf--充水時(shí)間，一般取1～4h。
tr--反應時(shí)間，一般在2～8h。
C0、Ce--分別為進(jìn)水和反應結束時(shí)的污染物濃度。

但在實(shí)際應用中發(fā)現上述方法存有以下問(wèn)題：
① 對負荷參數的選用依據不足，提供選用參數的范圍過(guò)大〔例如文獻推薦Nv=0.1～1.3kgBOD5/(m3·d)等〕，而未考慮水溫、進(jìn)水水質(zhì)、污泥齡、活性污泥量以及SBR池幾何尺寸等要素對負荷及池容的影響；

② 負荷法將連續式曝氣池容計算方法移用于具有二沉池功能的SBR池容計算，存有理論上的差異，使所得結果偏小；

③ 在計算公式中均出現了SVI、MLSS、Nv、Ns等敏感的變化參數，難于全部同時(shí)根據經(jīng)驗假定，忽略了底物的明顯影響，并將導致各參數間不一致甚至矛盾的現象；

④ 曝氣時(shí)間內負荷法與動(dòng)力學(xué)設計法中試圖引入有效曝氣時(shí)間ta對SBR池容所產(chǎn)生的影響，但因其由動(dòng)力學(xué)原理演算而得，假定的邊界條件不完全適應于實(shí)際各個(gè)階段的反應過(guò)程，將有機碳的去除僅限制在好氧階段的曝氣作用，而忽略了其他非曝氣階段對有機碳去除的影響，使得在同一負荷條件下所得SBR池容驚人地偏大。

上述問(wèn)題的存在不僅不利于SBR法對污水的有效處理，而且進(jìn)行多方案比較時(shí)也不可能全面反映SBR法的工程量，會(huì )得出投資偏高或偏低的結果。

針對以上問(wèn)題，提出了一套以總污泥量為主要參數的SBR池容綜合設計方法。

3.4 總污泥量綜合設計法
該法是以提供SBR反應池一定的活性污泥量為前提，并滿(mǎn)足適合的SVI條件，保證在沉降階段歷時(shí)和排水階段歷時(shí)內的沉降距離和沉淀面積，據此推算出最低水深下的最小污泥沉降所需的體積，然后根據最大周期進(jìn)水量求算貯水容積，兩者之和即為所求SBR池容。并由此驗算曝氣時(shí)間內的活性污泥濃度及最低水深下的污泥濃度，以判別計算結果的合理性。其計算公式為：

TS=naQ0(C0-Cr)tT·S (10)
Vmin=AHmin≥TS·SVI·10-3 (11)
Hmin=Hmax-ΔH (12)
V=Vmin+ΔV (13)
式中 TS--單個(gè)SBR池內干污泥總量，kg
tT·S--總污泥齡，d
A--SBR池幾何平面積，m2
Hmax、Hmin--分別為曝氣時(shí)最高水位和沉淀終了時(shí)最低水位，m
ΔH--最高水位與最低水位差，m
Cr--出水BOD5濃度與出水懸浮物濃度中溶解性BOD5濃度之差。其值為：
Cr=Ce-Z·Cse·1.42(1-ek1t) (14)
式中 Cse--出水中懸浮物濃度，kg/m3
k1--耗氧速率，d-1
t--BOD實(shí)驗時(shí)間，d

Z--活性污泥中異養菌所占比例，其值為：
Z=B-（B2-8.33Ns·1.072(15-T)）0.5 (15)
B=0.555+4.167(1+TS0/BOD5)Ns·1.072(15-T) (16)
Ns=1/a·tT·S (17)
式中 a--產(chǎn)泥系數，即單位BOD5所產(chǎn)生的剩余污泥量，kgMLSS/kgBOD5，其值為：
a=0.6(TS0/BOD5+1)-0.6×0.072×1.072(T-15)1/〔tT·S+0.08×1.072(T-15)〕 (18)
式中TS、BOD5--分別為進(jìn)水中懸浮固體濃度及BOD 5濃度，kg/m3
T--污水水溫，℃

由式(9)計算之Vmin系為同時(shí)滿(mǎn)足活性污泥沉降幾何面積以及既定沉淀歷時(shí)條件下的沉降距離，此值將大于現行方法中所推算的Vmin。

必須指出的是，實(shí)際的污泥沉降距離應考慮排水歷時(shí)內的沉降作用，該作用距離稱(chēng)之為保護高度Hb。同時(shí)，SBR池內混合液從完全動(dòng)態(tài)混合變?yōu)殪o止沉淀的初始5～10min內污泥仍處于紊動(dòng)狀態(tài)，之后才逐漸變?yōu)閴嚎s沉降直至排水歷時(shí)結束。它們之間的關(guān)系可由下式表示：

vs(ts+td-10/60)=ΔH+Hb (19)
vs=650/MLSSmax·SVI (20)
由式(18)代入式(17)并作相應變換改寫(xiě)為：
〔650·A·Hmax／TS·SVI〕(ts+td-10/60)=ΔV/A+Hb (21)
式中 vs--污泥沉降速度，m/h
MLSSmax--當水深為Hmax時(shí)的MLSS，kg/m3
ts、td--分別為污泥沉淀歷時(shí)和排水歷時(shí)，h
式(19)中SVI、Hb、ts、td均可據經(jīng)驗假定，Ts、ΔV均為已知，Hmax可依據鼓風(fēng)機風(fēng)壓或曝氣機有效水深設置，A為可求，同時(shí)求得ΔH，使其在許可的排水變幅范圍內保證允許的保護高度。因而，由式(10)、(11)可分別求得Hmin、Vmin和反應池容。

4 SBR在中的問(wèn)題
相對于傳統連續流活性污泥法，SBR工藝是一種尚處于發(fā)展、完善階段的技術(shù)，許多研究工作剛剛起步，缺乏科學(xué)的設計依據和方法以及成熟的運行管理經(jīng)驗，另外，SBR自身的特點(diǎn)更加深了解決問(wèn)題的難度。
SBR在現階段的發(fā)展過(guò)程中，主要存在以下方面的問(wèn)題：

4.1 基礎研究方面
①關(guān)于污水在非穩定狀態(tài)下活性污泥微生物代謝理論的研究；
②關(guān)于厭氧、好氧狀態(tài)的反復交替對微生物活性和種群分布的影響；
③可同時(shí)除磷、脫氮的微生物機理的研究。

4.2 工程設計方面
①缺乏科學(xué)、可靠的設計模式；
②運行模式的選擇與設計方法脫節。

5 結束語(yǔ)
SBR藝是一種理想的間歇式活性污泥處理工藝，它具有工藝流程簡(jiǎn)單、處理效果穩定、占地面積小、耐沖擊負荷強及具有脫氮除磷能力等優(yōu)點(diǎn)，是目前正在深入研究的一項污水生物處理新技術(shù)。

SBR工藝應用的一個(gè)關(guān)鍵是要求自動(dòng)化程度較高，因而隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展及研究的不斷深入，預計不久的將來(lái)SBR及在其基礎上開(kāi)發(fā)的ICEAS工藝和CASS等工藝在生產(chǎn)中的應用將有所突破。

1.1氧化溝又名氧化渠，因其構筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環(huán)流動(dòng)，因此有人稱(chēng)其為“循環(huán)曝氣池”、“無(wú)終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時(shí)間長(cháng)，有機負荷低，其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統。以下為一般氧化溝法的主要設計參數：

水力停留時(shí)間：10－40小時(shí)；
污泥齡：一般大于20天；
有機負荷：0.05－0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)；
容積負荷：0.2－0.4kgBOD5/(m3.d)；
活性污泥濃度：2000－6000mg/l；
溝內平均流速：0.3－0.5m/s

1.2 氧化溝的技術(shù)特點(diǎn)：

氧化溝利用連續環(huán)式反應池（Cintinuous Loop Reator,簡(jiǎn)稱(chēng)CLR）作生物反應池，混合液在該反應池中一條閉合曝氣渠道進(jìn)行連續循環(huán)，氧化溝通常在延時(shí)曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置，向反應池中的物質(zhì)傳遞水平速度，從而使被攪動(dòng)的液體在閉合式渠道中循環(huán)。

氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進(jìn)出水裝置、導流和混合設備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，也可以是長(cháng)方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。

氧化溝法由于具有較長(cháng)的水力停留時(shí)間，較低的有機負荷和較長(cháng)的污泥齡。因此相比傳統活性污泥法，可以省略調節池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為巧妙結合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置，是式氧化溝具有獨特水力學(xué)特征和工作特性：

1) 氧化溝結合推流和完全混合的特點(diǎn)，有力于克服短流和提高緩沖能力，通常在氧化溝曝氣區上游安排入流，在入流點(diǎn)的再上游點(diǎn)安排出流。入流通過(guò)曝氣區在循環(huán)中很好的被混合和分散，混合液再次圍繞CLR繼續循環(huán)。這樣，氧化溝在短期內（如一個(gè)循環(huán)）呈推流狀態(tài)，而在長(cháng)期內（如多次循環(huán)）又呈混合狀態(tài)。這兩者的結合，即使入流至少經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)而基本杜絕短流，又可以提供很大的稀釋倍數而提高了緩沖能力。同時(shí)為了防止污泥沉積，必須保證溝內足夠的流速（一般平均流速大于0.3m/s），而污水在溝內的停留時(shí)間又較長(cháng)，這就要求溝內由較大的循環(huán)流量（一般是污水進(jìn)水流量的數倍乃至數十倍），進(jìn)入溝內污水立即被大量的循環(huán)液所混合稀釋?zhuān)�因此氧化溝系統具有很強的耐沖擊負荷能力，對不易降解的有機物也有較好的處理能力。

2) 氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化－反硝化生物處理工藝。氧化溝從整體上說(shuō)又是完全混合的，而液體流動(dòng)卻保持著(zhù)推流前進(jìn)，其曝氣裝置是定位的，因此，混合液在曝氣區內溶解氧濃度是上游高，然后沿溝長(cháng)逐步下降，出現明顯的濃度梯度，到下游區溶解氧濃度就很低，基本上處于缺氧狀態(tài)。氧化溝設計可按要求安排好氧區和缺氧區實(shí)現硝化－反硝化工藝，不僅可以利用硝酸鹽中的氧滿(mǎn)足一定的需氧量，而且可以通過(guò)反硝化補充硝化過(guò)程中消耗的堿度。這些有利于節省能耗和減少甚至免去硝化過(guò)程中需要投加的化學(xué)藥品數量。

3) 氧化溝溝內功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質(zhì)，液體混合和污泥絮凝。傳統曝氣的功率密度一般僅為20－30瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒－1。這不僅有利于氧的傳遞和液體混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥顆粒。當混合液經(jīng)平穩的輸送區到達好氧區后期，平均速度梯度G小于30秒－1，污泥仍有再絮凝的機會(huì )，因而也能改善污泥的絮凝性能。

4) 氧化溝的整體功率密度較低，可節約能源。氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速，對于維持循環(huán)僅需克服沿程和彎道的水頭損失，因而氧化溝可比其他系統以低得多的整體功率密度來(lái)維持混合液流動(dòng)和活性污泥懸浮狀態(tài)。據國外的一些報道，氧化溝比常規的活性污泥法能耗降低20％－30％。

另外，據國內外統計資料顯示，與其他污水生物處理方法相比，氧化溝具有處理流程簡(jiǎn)單，超作管理方便；出水水質(zhì)好，工藝可靠性強；基建投資省，運行費用低等特點(diǎn)。

傳統氧化溝的脫氮，主要是利用溝內溶解氧分布的不均勻性，通過(guò)合理的設計，使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區和缺氧區，從而達到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點(diǎn)是在不外加碳源的情況下在同一溝中實(shí)現有機物和總氮的去除，因此是非常經(jīng)濟的。但在同一溝中好氧區與缺氧區各自的體積和溶解氧濃度很難準確地加以控制，因此對除氮的效果是有限的，而對除磷幾乎不起作用。另外，在傳統的單溝式氧化溝中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暫的經(jīng)常性的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長(cháng)代謝環(huán)境中，由此也影響單位體積構筑物的處理能力。

2.1 污泥膨脹問(wèn)題
當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荷較高時(shí)。微生物的負荷高，細菌吸取了大量營(yíng)養物質(zhì)，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類(lèi)物質(zhì)，使活性污泥的表面附著(zhù)水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。

針對污泥膨脹的起因，可采取不同對策：由缺氧、水溫高造成的，可加大曝氣量或降低進(jìn)水量以減輕負荷，或適當降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量減少；如污泥負荷過(guò)高，可提高M(jìn)LSS，以調整負荷，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，調整混合液中的營(yíng)養物質(zhì)平衡（BOD5：N：P=100：5：1）；pH值過(guò)低，可投加石灰調節；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，控制結合水性污泥膨脹[11]。

2.2 泡沫問(wèn)題
由于進(jìn)水中帶有大量油脂，處理系統不能完全有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長(cháng)，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減小曝氣量，也能有效控制泡沫產(chǎn)生。當廢水中含表面活性物質(zhì)較多時(shí)，易預先用泡沫分離法或其他方法去除。另外也可考慮增設一套除油裝置。但最重要的是要加強水源管理，減少含油過(guò)高廢水及其它有毒廢水的進(jìn)入。

2.3 污泥上浮問(wèn)題
當廢水中含油量過(guò)大，整個(gè)系統泥質(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)生腐化污泥上浮；當曝氣時(shí)間過(guò)長(cháng)，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)生氮氣，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)生污泥上浮后應暫停進(jìn)水，打碎或清除污泥，判明原因，調整操作。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)水負荷大應減小進(jìn)水量或加大回流量；如污泥顆粒細小可降低曝氣機轉速；如發(fā)現反硝化，應減小曝氣量，增大回流或排泥量；如發(fā)現污泥腐化，應加大曝氣量，清除積泥，并設法改善池內水力條件。

2.4 流速不均及污泥沉積問(wèn)題

在氧化溝中，為了獲得其獨特的混合和處理效果，混合液必須以一定的流速在溝內循環(huán)流動(dòng)。一般認為，最低流速應為0.15m/s，不發(fā)生沉積的平均流速應達到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設備一般為曝氣轉刷和曝氣轉盤(pán)，轉刷的浸沒(méi)深度為250~300mm，轉盤(pán)的浸沒(méi)深度為480~ 530mm。與氧化溝水深（3.0~3.6m）相比，轉刷只占了水深的1/10~1/12，轉盤(pán)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），而底部流速很小（特別是在水深的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、下游導流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。上游導流板安裝在距轉盤(pán)（轉刷）軸心4.0處（上游），導流板高度為水深的1/5~1/6，并垂直于水面安裝；下游導流板安裝在距轉盤(pán)（轉刷）軸心3.0m處。導流板的材料可以用金屬或玻璃鋼，但以玻璃鋼為佳。導流板與其他改善措施相比，不僅不會(huì )增加動(dòng)力消耗和運轉成本，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)在曝氣機上游設置水下推動(dòng)器也可以對曝氣轉刷底部低速區的混合液循環(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。設置水下推動(dòng)器專(zhuān)門(mén)用于推動(dòng)混合液可以使氧化溝的運行方式更加靈活，這對于節約能源、提高效率具有十分重要的意義。