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摘要： 氧化沟污水处理工艺沿用至今。由于其易于管理以及其他技术特性，已广泛应用于生活污水和工业废水处理。本文介绍了四种氧化沟的污水处理技术，分别对他们的特点、类型和操作循环工作等方面進行了描述，并指出氧化沟技术的发展前景，以促进它的技术更全面的发展。
关键词:氧化沟,污水处理技术,运行周期,回流污泥
中图分类号：R123.3 文献标识码：A 文章编号：
前言：
1954年荷兰建成了世界上第一座氧化沟污水处理厂，其原型为一个环状跑道式的斜坡池壁的间歇运行反应池，白天用作曝气池，晚上用作沉淀池，其生化需氧量(BOD)去除率可达97%，由于其结构简单，处理效果好，从而引起了世界各国广泛的兴趣和关注。
氧化沟(Oxidation Ditch)污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视，而且世界卫生组织（WHO）也非常重视。在美国已建成的污水处理厂有几百座，欧洲已有上千座。在我国，氧化沟技术的研究和工程实践始于上一世纪70年代，氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的首选工艺。
氧化沟自从Pasveer氧化沟1954年出现以来，就是依靠其简便的方式处理污水而得到不断发展的。氧化沟应用多年，经久不衰，而且取得相当多的突破，例如：1968年出现了Carrousel氧化沟，1970年出现了Orbal氧化沟，1993年出现了Carrouse1 2000型氧化沟，1998年出现了Carrouse1 1000型氧化沟，而且还在不断发展，1999年又出现了Carrouse1 3000型氧化沟，80年代初出现了一体化氧化沟等。
究其原因，可以这样说，氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流，由于这种环流，是造成氧化沟长久不衰的内在原因，外在原因则是其具有多功能性、污泥稳定、出水水质好和易于管理。氧化沟有别于其它活性污泥的主要特征是环形池型，或者说只要保持沟渠首尾相接，水流循环流动，选用的特定设计参数、沟型和运行方式，就会给运行者和设计者带来极大方便，其灵活性和适应性也非常强，有进一步研究、发展和应用的广阔空间。
我国的氧化沟工艺在污水处理领域取得了快速的发展，许多大学对此广泛研究，如今氧化沟工艺已经成为一种成熟的活性污泥污水处理工艺在全国范围内得到广泛应用。
1 交替工作式氧化沟
世界上第一个氧化沟污水处理厂使用P型氧化沟是将进出水和曝气、沉淀4个步骤安排在同一时间的交替工作式氧化沟，所以它是间歇性进出水。交替工作氧化沟，是指在一沟或多沟中按时间顺序在空间上对氧化沟的曝气操作和沉淀操作做出调整换位,以取得最佳的或要求的处理效果。其特点是氧化沟曝气、沉淀交替轮作,不设二沉池,不需污泥回流装置。基本类型有:A型,D型,VR型和T型4种。A型氧化沟是单沟交替工作式氧化沟(如图1所示),主要用于BOD的去除和硝化,且限于较小的处理场合应用,规模不超过2 000人口当量,各个工作时段持续时间的长短,取决于污水间歇排放的周期(如早期的P型氧化沟)。
D型氧化沟是双沟交替工作氧化沟，通常是由两个氧化沟组成，两个沟交替作为曝气池及沉淀池，主要用于BOD去除和硝化。典型的D型氧化沟系统如图2所示。D型系统的一个工作周期一般为8 h,分4个阶段,其出水水质十分稳定,处理能力在1 500人~20 000人口当量之间,但曝气转刷的实际利用率较低(仅37.5%)是该系统的最大特点。VR型氧化沟也是单沟交替工作式氧化沟,主要也是用于BOD的去除及硝化,其特点是将氧化沟分成容积基本相等的两部分,利用定时改变曝气转刷的旋转方向来改变沟内水流方向,使两部分氧化沟交替地作为曝气区和沉淀区,不设二沉池,不需设污泥回流装置。典型的VR氧化沟系统一个工作周期一般为8 h,分4个阶段。
VR系统出水水质良好，操作方便，转刷的实际利用率可以达到75％。 T型氧化沟由三沟交替。该系统由三个同等体积的氧化沟一起形成为一个单元操作。3个氧化沟之间相互双双连通,两侧氧化沟起曝气和沉淀双重作用,中间的氧化沟始终进行曝气,不设二沉池及污泥回流装置,具有去除BOD及硝化脱氮的功能。T型系统可按6个阶段运行,运行周期一般为8 h,如图3所示。
2 半交替工作式氧化沟
半交替工作式氧化沟兼具连续工作式和交替工作式的特点。
1）这种氧化沟有独立的二沉池，是曝气和沉淀完全分离氧化沟系统。
2）它和和D沟是不同的：根据需要氧化沟可分别处于不同的工作状态,使之具有交替工作式运行灵活的特点,特别是用于脱氮。最典型的半交替工作式氧化沟为DE型氧化沟,如图4所示。
DE型氧化沟工艺是为生物脱氮设计和发展的，它与D型氧化沟不同，它有独立的二沉池及回流污泥系统,氧化沟内交替进行着硝化与反硝化。在DE型氧化沟前增设一厌氧池,可以达到同时脱氮、除磷的目的。我国西安市北石桥污水处理厂采用的就是DE型氧化沟,其一期工程设计规模为15万m3/d。
3 连续工作分建式氧化沟
连续工作分建式氧化沟的特点是：仅用于氧化沟曝气池，入口和出口的流动方向的不能变化，需要开辟一个空间设立一个独立的二次沉淀池，设备利用率100%。连续工作分建式氧化沟主要形式有3种:帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟。帕斯韦尔氧化沟采用了最初跑道式沟型,一般采用曝气转刷曝气,如图5所示。
卡鲁塞尔氧化沟是多沟串联系统,一般采用垂直轴表面曝气机。奥贝尔氧化沟由多个同心的沟渠组成,渠道一般呈圆形或椭圆形,如图6所示。
4 连续工作合建式氧化沟
连续工作合建式氧化沟，也被称为集成氧化沟，其特征在于集曝气、沉淀、脱水和污泥回流功能为一体，而不需要一个单独的二次沉淀池。它将曝气净化与固液分离操作同在一个构筑物中完成,污泥自动回流,连续运行,设备和池容利用率为100%。
连续工作合建式氧化沟主要形式有：管式、多斗式、边墙和中心墙式、竖向循环式、侧渠式、斜板式、侧沟式、中心岛式等。根据沉淀器置于氧化沟的部位进行区分,可概括为三类:沟内式、侧沟式和中心岛式一体化氧化沟。其工艺的主要特点主要有以下方面:
1)工艺流程短,构筑物和设备少,不设初沉池、调节池和单独的二沉池,污泥自动回流,投资省、能耗低、占地少、管理简便。
2)处理效果稳定可靠,其BOD5和SS去除率均在90%~95%或更高,COD的去除率也在85%以上并且硝化和脱氮作用明显。
3)产生剩余污泥量少,污泥不需消化,性质稳定,易脱水,不带来二次污染。
4)造价低,设备事故率低,运行管理费用少。
5)固液分离效率比一般二沉池高,池容小,能使整个系统在较大的流量和浓度范围内稳定运行。
6)污泥回流及时,减少了污泥膨胀的可能。
5 结语
氧化沟问世之后，其历久不衰的重要原因之一是在一个封闭沟渠中实现污水净化。从理论上讲，它既具有推流反应的特征,又具有完全混合反应的优势;前者使其具有出水优良的条件,后者使其具有抗冲击负荷的能力。正是因为有这个环流,且有能量分区的缘故,使它具有其他许多污水生物处理技术所拥有的众多优势,其中最为显著的优势是工作稳定可靠。也正因为这一点,近年来外国公司向中国推荐的工艺技术最多的和建成最多的城市污水处理厂处理工艺当属氧化沟。
综上可知,通过时空的合理安排可使氧化沟的运行方式灵活变化,促使其技术得到更为全面的发展。另外,在特定的运行方式下,围绕时空要素,通过构筑物的合理一体化也促进了氧化沟技术的发展。按上述思路可得出,氧化沟技术发展的一个重要方向是利用最合理的时空安排(连续单池工作)达到所要求的处理目标,这与SBR和UNITANK等技术不同。实践证明,一体化氧化沟达到了占地更少,能耗更低,投资更省,运行管理更方便的目的,这符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。
参考文献:
[1]杨 红,杨云龙.浅析氧化沟工艺发展[J].山西建筑,2006,32(3):81-82.
[2]李文婷,余占奎,张春霞.关于氧化沟技术的新进展*[J].山西建筑,2006,32(9):73-75.
关键词:氧化沟,污水处理技术,运行周期,回流污泥
中图分类号：R123.3 文献标识码：A 文章编号：
前言：
1954年荷兰建成了世界上第一座氧化沟污水处理厂，其原型为一个环状跑道式的斜坡池壁的间歇运行反应池，白天用作曝气池，晚上用作沉淀池，其生化需氧量(BOD)去除率可达97%，由于其结构简单，处理效果好，从而引起了世界各国广泛的兴趣和关注。
氧化沟(Oxidation Ditch)污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视，而且世界卫生组织（WHO）也非常重视。在美国已建成的污水处理厂有几百座，欧洲已有上千座。在我国，氧化沟技术的研究和工程实践始于上一世纪70年代，氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的首选工艺。
氧化沟自从Pasveer氧化沟1954年出现以来，就是依靠其简便的方式处理污水而得到不断发展的。氧化沟应用多年，经久不衰，而且取得相当多的突破，例如：1968年出现了Carrousel氧化沟，1970年出现了Orbal氧化沟，1993年出现了Carrouse1 2000型氧化沟，1998年出现了Carrouse1 1000型氧化沟，而且还在不断发展，1999年又出现了Carrouse1 3000型氧化沟，80年代初出现了一体化氧化沟等。
究其原因，可以这样说，氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流，由于这种环流，是造成氧化沟长久不衰的内在原因，外在原因则是其具有多功能性、污泥稳定、出水水质好和易于管理。氧化沟有别于其它活性污泥的主要特征是环形池型，或者说只要保持沟渠首尾相接，水流循环流动，选用的特定设计参数、沟型和运行方式，就会给运行者和设计者带来极大方便，其灵活性和适应性也非常强，有进一步研究、发展和应用的广阔空间。
我国的氧化沟工艺在污水处理领域取得了快速的发展，许多大学对此广泛研究，如今氧化沟工艺已经成为一种成熟的活性污泥污水处理工艺在全国范围内得到广泛应用。
1 交替工作式氧化沟
世界上第一个氧化沟污水处理厂使用P型氧化沟是将进出水和曝气、沉淀4个步骤安排在同一时间的交替工作式氧化沟，所以它是间歇性进出水。交替工作氧化沟，是指在一沟或多沟中按时间顺序在空间上对氧化沟的曝气操作和沉淀操作做出调整换位,以取得最佳的或要求的处理效果。其特点是氧化沟曝气、沉淀交替轮作,不设二沉池,不需污泥回流装置。基本类型有:A型,D型,VR型和T型4种。A型氧化沟是单沟交替工作式氧化沟(如图1所示),主要用于BOD的去除和硝化,且限于较小的处理场合应用,规模不超过2 000人口当量,各个工作时段持续时间的长短,取决于污水间歇排放的周期(如早期的P型氧化沟)。
D型氧化沟是双沟交替工作氧化沟，通常是由两个氧化沟组成，两个沟交替作为曝气池及沉淀池，主要用于BOD去除和硝化。典型的D型氧化沟系统如图2所示。D型系统的一个工作周期一般为8 h,分4个阶段,其出水水质十分稳定,处理能力在1 500人~20 000人口当量之间,但曝气转刷的实际利用率较低(仅37.5%)是该系统的最大特点。VR型氧化沟也是单沟交替工作式氧化沟,主要也是用于BOD的去除及硝化,其特点是将氧化沟分成容积基本相等的两部分,利用定时改变曝气转刷的旋转方向来改变沟内水流方向,使两部分氧化沟交替地作为曝气区和沉淀区,不设二沉池,不需设污泥回流装置。典型的VR氧化沟系统一个工作周期一般为8 h,分4个阶段。
VR系统出水水质良好，操作方便，转刷的实际利用率可以达到75％。 T型氧化沟由三沟交替。该系统由三个同等体积的氧化沟一起形成为一个单元操作。3个氧化沟之间相互双双连通,两侧氧化沟起曝气和沉淀双重作用,中间的氧化沟始终进行曝气,不设二沉池及污泥回流装置,具有去除BOD及硝化脱氮的功能。T型系统可按6个阶段运行,运行周期一般为8 h,如图3所示。
2 半交替工作式氧化沟
半交替工作式氧化沟兼具连续工作式和交替工作式的特点。
1）这种氧化沟有独立的二沉池，是曝气和沉淀完全分离氧化沟系统。
2）它和和D沟是不同的：根据需要氧化沟可分别处于不同的工作状态,使之具有交替工作式运行灵活的特点,特别是用于脱氮。最典型的半交替工作式氧化沟为DE型氧化沟,如图4所示。
DE型氧化沟工艺是为生物脱氮设计和发展的，它与D型氧化沟不同，它有独立的二沉池及回流污泥系统,氧化沟内交替进行着硝化与反硝化。在DE型氧化沟前增设一厌氧池,可以达到同时脱氮、除磷的目的。我国西安市北石桥污水处理厂采用的就是DE型氧化沟,其一期工程设计规模为15万m3/d。
3 连续工作分建式氧化沟
连续工作分建式氧化沟的特点是：仅用于氧化沟曝气池，入口和出口的流动方向的不能变化，需要开辟一个空间设立一个独立的二次沉淀池，设备利用率100%。连续工作分建式氧化沟主要形式有3种:帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟。帕斯韦尔氧化沟采用了最初跑道式沟型,一般采用曝气转刷曝气,如图5所示。
卡鲁塞尔氧化沟是多沟串联系统,一般采用垂直轴表面曝气机。奥贝尔氧化沟由多个同心的沟渠组成,渠道一般呈圆形或椭圆形,如图6所示。
4 连续工作合建式氧化沟
连续工作合建式氧化沟，也被称为集成氧化沟，其特征在于集曝气、沉淀、脱水和污泥回流功能为一体，而不需要一个单独的二次沉淀池。它将曝气净化与固液分离操作同在一个构筑物中完成,污泥自动回流,连续运行,设备和池容利用率为100%。
连续工作合建式氧化沟主要形式有：管式、多斗式、边墙和中心墙式、竖向循环式、侧渠式、斜板式、侧沟式、中心岛式等。根据沉淀器置于氧化沟的部位进行区分,可概括为三类:沟内式、侧沟式和中心岛式一体化氧化沟。其工艺的主要特点主要有以下方面:
1)工艺流程短,构筑物和设备少,不设初沉池、调节池和单独的二沉池,污泥自动回流,投资省、能耗低、占地少、管理简便。
2)处理效果稳定可靠,其BOD5和SS去除率均在90%~95%或更高,COD的去除率也在85%以上并且硝化和脱氮作用明显。
3)产生剩余污泥量少,污泥不需消化,性质稳定,易脱水,不带来二次污染。
4)造价低,设备事故率低,运行管理费用少。
5)固液分离效率比一般二沉池高,池容小,能使整个系统在较大的流量和浓度范围内稳定运行。
6)污泥回流及时,减少了污泥膨胀的可能。
5 结语
氧化沟问世之后，其历久不衰的重要原因之一是在一个封闭沟渠中实现污水净化。从理论上讲，它既具有推流反应的特征,又具有完全混合反应的优势;前者使其具有出水优良的条件,后者使其具有抗冲击负荷的能力。正是因为有这个环流,且有能量分区的缘故,使它具有其他许多污水生物处理技术所拥有的众多优势,其中最为显著的优势是工作稳定可靠。也正因为这一点,近年来外国公司向中国推荐的工艺技术最多的和建成最多的城市污水处理厂处理工艺当属氧化沟。
综上可知,通过时空的合理安排可使氧化沟的运行方式灵活变化,促使其技术得到更为全面的发展。另外,在特定的运行方式下,围绕时空要素,通过构筑物的合理一体化也促进了氧化沟技术的发展。按上述思路可得出,氧化沟技术发展的一个重要方向是利用最合理的时空安排(连续单池工作)达到所要求的处理目标,这与SBR和UNITANK等技术不同。实践证明,一体化氧化沟达到了占地更少,能耗更低,投资更省,运行管理更方便的目的,这符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。
参考文献:
[1]杨 红,杨云龙.浅析氧化沟工艺发展[J].山西建筑,2006,32(3):81-82.
[2]李文婷,余占奎,张春霞.关于氧化沟技术的新进展*[J].山西建筑,2006,32(9):73-75.