活性污泥法的工艺流程和运行方式
7.氧化沟
①工艺流程与原理
氧化沟一般采用机械充氧和推动水流，污水和活性污泥的混合液在环状曝气渠道中循环流动，属于活性污泥法的一种变形，实质上相当于延时曝气活性污泥系统。由于它运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好，耐冲击负荷，运行稳定，并可脱氮除磷，日益受到关注与重视。
②活性污泥法的特点
ⅰ氧化沟工艺结合了推流与完全混合两种流态
ⅱ氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度
ⅲ在工艺方面，一般不设初沉池，二次沉淀池可以与氧化沟合建，省去污泥回流，与延时曝气系统相同，耐冲击负荷，可存活世代时间长的微生物。
ⅳ氧化沟的出水水质好。
ⅴ氧化沟的整体体积功率密度较低。
③氧化沟包括以下几种类型
ⅰ基本型
基本型氧化沟的处理规模小，一般采用卧式转刷曝气，水深约1～1.5m，氧化沟内污水的水平流速0.3～0.4m/s。混合液通过转刷后，溶解氧的浓度被提高，随后，在渠内流动过程中溶解氧又逐渐降低。氧化沟通常采用延时曝气的方式运行，水力停留时间为10～24h，污泥泥龄为20～30d，通过设置进水和出水的位置、污泥回流的位置、曝气设备的位置等可以使氧化沟完成碳化、硝化和反硝化功能。
ⅱ卡鲁塞尔式氧化沟
是一个多沟串联系统，进水与回流的活性污泥混合后在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个，靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，这不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。
ⅲ三沟式氧化沟
由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池(称为A池和C池)交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子(称为B池)一直为曝气池。原污水交替地进入两侧的A和C池，处理出水则相应地从作为沉淀池的C池或A池流出，这样提高了曝气转刷的利用率(达59%)左右，另外也有利于生物脱氮。
三沟式氧化沟基本运行方式大体分为6个阶段，工作周期是8h，它由自动控制系统根据其运行程序自动控制进、出水的方向、溢流堰的升降以及曝气转刷的开动和停止。
第一个阶段：工作时间2.5h，污水经配水井进入第一沟，沟内转刷低速运转，仅维持沟活性污泥处于悬浮状态下环流，沟内处于缺氧反硝化状态，反硝化菌将上阶段产生的硝酸盐氮还原为氮气逸出。在此过程中，原污水作为碳源，不必外加碳源。同时沟内出水堰能自动调节，混合液进入第二沟，沟内转刷在第一阶段均处于高速运行，使其沟内的混合液保持恒定环流，其溶解氧的浓度为2mg/L，在此进行有机物的降解和氨氮的硝化。处理后的混合液再进入第三沟，此时第三沟内的转刷处于闲置状态，第三沟仅用作沉淀池，使泥水分离，澄清水通过已降低的出水堰从第三沟流出。
第二阶段：工作时间0.5h，污水入流从第一沟到第二沟，此时第一沟内的转刷高速运转，第一沟由缺氧逐步转为富氧状态，第二沟内转刷仍高速运转，所以第二个阶段的第一和第二沟均处于好氧状态，都进行有机物的降解和氨氮的硝化。经第二沟处理过的混合液再进入第三沟，第三沟仍为沉淀池，沉淀后的污水通过第三沟的出水堰排出。
第三阶段：工作时间1.0h，第一沟转刷停止运转，开始进行泥水分离，需要设过度段，至该阶段末分离过程结束。在该阶段，入流污水仍进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。
第四阶段：工作时间2.5h，污水入流从第二沟调至第三沟，第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高，沟内转刷低速运转，使混合液悬浮环流，处于缺氧状态，进行反硝化脱氮。然后混合液流入第二沟，沟内转刷高速运转，使其处于好氧状态，进行有机物降解和氨氮硝化。经处理后再流入第一沟，此时第一沟作为沉淀池，澄清水通过第一沟已降低的出水堰排出。该阶段与第一阶段类似，所不同的是硝化发生在第三沟，而沉淀发生在第一沟。
第五阶段：工作时间0.5h，污水入流从第三沟转向第二沟，第三沟内转刷高速运转，以保证在该阶段末沟内有剩余氧。第一沟仍作沉淀池，处理后污水通过该沟出水堰排出，第二沟转刷高速运转，仍处于有机物降解和氨氮硝化过程。该阶段与第二个阶段相对应，所不同的是两个外沟的功能相反。
第六阶段：工作时间1.0h，该阶段基本与第三个阶段相同，第三沟内转刷停止运转，开始进行泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。
三沟式氧化沟流程简单，无需设置初沉池和二沉池及污泥回流设备，处理效果稳定，管理方便，基建费用低，占地少并具有脱氮除磷的功能，在我国得到了一定应用。
ⅳ奥巴勒型氧化沟
奥巴勒型氧化沟是由多个同心的椭圆形或圆形沟渠组成，污水与回流污泥均进入最外一条沟渠，在不断循环的同时，依次进入下一个沟渠，最后混合液从内沟渠排出，进入沉淀池。
奥巴勒型氧化沟可根据需要分设两条沟渠、三条沟渠和四条沟渠，常用的为三条沟渠。外沟渠的容积约为总容积的60%～70%，中沟渠容积约为总容积的20%～30%，内沟渠容积仅占总容积的10%左右，运行中保持外沟渠、中沟渠和内沟渠的溶解氧浓度依次递增，有利于提高充氧效率，同时可以达到除碳、除氮以及节省能量的作用。曝气设备一般采用曝气转盘。
ⅴ曝气-沉淀一体化氧化沟
将二沉池建在氧化沟中，集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无须建造单独的二沉池。在氧化沟的一个沟渠内设沉淀区，在沉淀区的两侧设隔墙，并在其底部设一排三角形导流板，同时在水面设穿孔集水管，以收集澄清水。氧化沟内的混合液从沉淀区的底部流过，部分混合液则从导流板间隙上升进入沉淀区，而沉淀下来的污泥从导流板间隙下滑回氧化沟，曝气采用机械表面曝气。
ⅵ侧渠形一体氧化沟
在氧化沟的侧面设置两座侧渠作为二次沉淀池，并交替运行和交替回流污泥，澄清水通过堰口排出，曝气采用机械表面曝气或转刷曝气。
ⅶ其他氧化沟系统
有导管式氧化沟系统和射流曝气氧化沟系统
导管式氧化沟系统中以导管式曝气器代替转刷等表面曝气机，导管式氧化沟由氧化沟(内设阻流墙)、导管式曝气器设备、导流管以及供氧系统四部分组成，污水流速由水力推进器维持，供氧由鼓风机提供，氧化沟内的混合和供氧分别由两套装置独立承担，水流从氧化沟底部推进，可避免底部污泥的淤积。
射流式曝气氧化沟采用射流曝气器，在氧化沟底设置射流曝气装置，将压缩空气与混合液在混合室充分混合，完成水、泥、气三相混合和传质，并以挟气溶气的状态向水流流动方向射出，达到氧化沟要求的曝气充氧和搅拌推流的双重功能。
④氧化沟的构造
氧化沟的工艺设施由氧化沟沟体、曝气设备、进出口设施、系统设施等组成。
ⅰ沟体
主要分两种布置形式，即单沟式和多沟式氧化沟。一般呈环状沟渠形。其四周壁可以用钢筋混凝土建造。氧化沟的断面形式有梯形和矩形等。
ⅱ曝气设备
具有供氧、充分混合、推动混合液不停地循环流动和防止活性污泥沉淀的功能，常用的水平轴曝气转刷和垂直表面曝气器。
ⅲ进出水装置
污水和回流污泥流入氧化沟的位置应与沟内混合液流出的位置分开。
ⅳ配水井
两个以上氧化沟并行工作时，应设配水井以保证均匀配水。
ⅴ出水堰
氧化沟的出水应设出水堰，可设计成升降的，从而起着调节沟内水深的作用。
ⅵ导流槽
为保持氧化沟内具有不淤流速，减少水头损失，需在氧化沟转折处设置薄壁结构导流墙，使水流平稳转弯，维持一定流速。
ⅶ溶解氧探头
为了经济有效地运行，在氧化沟内好氧区和缺氧区应分别设置氧探头。
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