【摘　要】闡述了氧化溝技術的發展以及幾種典型氧化溝工藝的發展和特點，同時討論了氧化溝技術的發展前景。

【關鍵詞】氧化溝；工藝特點；發展前景

氧化溝（oxidation ditch）又名氧化渠，實際上它是活性污泥的一種變型。因為污水和活性污泥的混合液在環狀的曝氣渠道中不斷循環流動，有人稱其為“循環曝氣池”、“ 無終端的曝氣系統”。氧化溝的主要類型有卡魯塞爾型（Carroussel）、奧貝爾型（Orbal）、交替式工作型、一體化氧化溝（Integrated oxidation ditch）。

1氧化溝技術的發展和特點

1.1氧化溝技術的發展

氧化溝工藝是20世紀50年代由荷蘭衛生工程研究所（TNO）的帕斯維爾（A.Pasveer）博士通過研究和設計首先開發的。第一座氧化溝污水處理廠是帕斯維爾于1954年在荷蘭的伏肖汀（Voorshoten）建造的，服務人口僅為360人[1]。它將曝氣、沉淀和污泥穩定等處理過程集于一體，間歇運行，BOD5去除率高達97﹪，管理十分方便，運行效果穩定，適用于中小村鎮的污水處理。這種類型的氧化溝因其設計者而被命名為“帕斯維爾溝”。60年代起，這項技術在歐洲、大洋洲、北美和南非等各國得到了迅速推廣和應用，工藝上和構造上也有了很大的發展和改進。據不完全統計，目前英國業已興建了300多座氧化溝污水處理廠，美國已有500多座這樣的污水處理廠。氧化溝的處理能力為500萬－1000萬人口當量，既能用于生活污水處理，也能用于城市污水和工業廢水的處理。經過30多年的實踐和發展，這項技術在各種形式的活性污泥法中處于領先地位，被評價為處理效果可靠、基建費用低而運行費用又較省的污水生物處理方法。目前，此項技術已被廣泛應用于城市污水，石油廢水、化工廢水、造紙廢水、印染廢水、食品加工廢水等的工業廢水處理之中。特別是在荷蘭、德國、美國、丹麥、瑞典、瑞士、希臘、加拿大、巴西、南非、澳大利亞、新西蘭、印度、前蘇聯、日本及中國等，這項技術發展十分迅速，不僅處理工藝的數量急劇增長，而且處理規模也在不斷擴大。我國從80年代初開始做過一些研究和應用工作，但相比之下，這項技術在我國的發展還是比較緩慢的。

1.2氧化溝的特點

1.2.1氧化溝的工藝特點[2]

（1）簡化了預處理  氧化溝水力停留時間和污泥齡比一般生物處理法廠，懸浮有機物可與溶解性有機物同時得到較徹底的去除，排出的剩余污泥已得到高度穩定，因此氧化溝可不設初沉池，污泥不需要進行厭氧消化。

（2）占地面積少  因為在流程中省略了初沉池、污泥消化池，有時還省略了二沉池和污泥回流裝置，使污水廠總占地面積不僅沒有增大，相反還可縮小。

（3）具有推流式流態的特征  氧化溝具有推流特性，使得溶解氧濃度在沿池長方向形成濃度梯度，形成好氧、缺氧和厭氧條件。通過對系統合理的設計與控制，可以取得較好的脫氮除磷效果。

（4）簡化了工藝  將氧化溝和二沉池合建為一體式氧化溝，以及近年來發展的交替工作的氧化溝，可不用二沉池，從而使處理流程更為簡化。

1.2.2 氧化溝的技術特點[3]

   （1）構造形式的多樣性  氧化溝溝的基本形式呈封閉的溝渠形，而溝渠的形狀和構造則多種多樣。溝渠可以呈圓形和橢圓形等形狀，可以是單溝或多溝，多溝系統可以是一組同心的互相連通的溝渠（如奧貝爾氧化溝），也可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠（如三溝式氧化溝），有與二沉池分建的氧化溝，也有合建的氧化溝。

   （2）氧化溝的曝氣設備的多樣性  常用的曝氣裝置有轉刷、轉盤和微孔曝氣等。

   （3）曝氣強度的可調節形  氧化溝的曝氣強度可以調節，其一式通過出水溢流堰調節堰的高度改變溝渠內水深，進而改變曝氣裝置的淹沒深度，改變氧量已適應運行的需要。淹沒深度的變化對于曝氣設備的推動力也會產生影響，從而也可對水的流速起一定的調節作用。其二式通過曝氣器的轉速進行調節，從而可以調整曝氣強度和推動力。

2各類型氧化溝特點

2.1卡魯塞爾（Carroussel）氧化溝

卡魯塞爾氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發研制。它是一個由多渠串聯組成的氧化溝系統。廢水與活性污泥的混合液在氧化溝中不停地流動，在溝的一端設置曝氣器，使系統中形成好氧區和缺氧區，使其具有生物脫氮的處理功能�？�魯塞爾氧化溝的發展經歷了普通卡魯塞爾氧化溝、卡魯塞爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化溝三個階段[4]。

在普通卡魯塞爾氧化溝工藝中，污水經過格柵和沉砂池后，不經過預沉池，直接于回流污泥一起進入氧化溝系統。BOD降解是一個連續過程，硝化和反硝化作用發生在同一池中。

卡魯塞爾2000氧化溝系統是由美國鹽湖城EIMCO公司研制的一種具有內部前置反硝化功能的氧化溝工藝。該工藝運行過程中，借助于安裝在反硝化區的螺旋槳將混合液循環至前置前置反硝化區（不需循環泵）。前置反硝化區的容積一般為總容積的10﹪左右。反硝化菌利用污水中的有機物和回流混合液中硝酸鹽和亞硝酸鹽進行反硝化，由于混合液的大量回流混合，同時利用氧化溝內曝氣所獲得的兩會各硝化效果，該工藝使氧化溝脫氮功能得到加強。聚磷菌的釋放磷和過量吸收磷過程又可以實現污水中磷的去除。

卡魯塞爾3000氧化溝又稱深型卡魯塞爾氧化溝系統，水深可達7.5－8m。該系統是在卡魯塞爾氧化溝2000系統前再加上一個生物選擇區，該生物選擇區是利用高有機負荷篩選菌種，抑制絲狀菌的增長，提高各誤認為的去除率。除了比普通卡魯塞爾氧化溝深外，其獨特的圓形纏繞式設計還可降低建設成本和減少污水廠土地占用。

2.2奧貝爾（Orbal）氧化溝

奧貝爾氧化溝工藝是由南非的休斯曼（Huisman）設想開發，后轉讓給美國的Envirex公司，該公司于1970年開始將它投放市場。奧貝爾氧化溝一般由3條同心園形或橢圓形渠道組成，各渠道之間相通，進水先引入最外的渠道，在其中不斷循環的同時，依次進入下一個渠道，相當于一系列完全混合反應池串聯在一起，最后從中心的渠道排出。曝氣設備多采用曝氣轉盤，轉盤的數量取決于渠內的溶解氧量。水深可采用2－3.6m，并保持溝底流速為0.3－0.9m/s。

在三條渠道系統中，從外到內，第一渠的容積為總容積的50﹪－55﹪；第二渠為30﹪－35﹪；第三渠為15﹪－20﹪。運行時，應保持第一、第二、第三渠的溶解氧分別為0mg/L、1 mg/L、2 mg/L。第一渠中可同時進行硝化和反硝化，其中硝化的程度取決于供氧量。由于第一條渠道中氧的吸收率通常很高，一次可在該段反應池中提供90﹪的供氧量，仍可把溶解氧的含量保持在0 mg/L的水平上。在以后的幾條渠道中，氧的吸收率比較低，因此，盡管反應池中的供養量較低，溶解氧的含量卻可以保持較高的水平[6]。

2.3交替式工作氧化溝

交替式工作氧化溝是由丹麥克魯格（Kruger）公司研制，該工藝造價低，易于維護，通常有雙溝交替和三溝交替（T型氧化溝）的氧化溝系統和半交替工作式氧化溝。

2.3.1雙溝式氧化溝

    雙溝交替氧化溝兩池體積相同，水流相通，以保證兩池的水深相等，不設二沉池。通過曝氣轉刷的旋轉方向來使兩部分交替作為曝氣區和沉淀區。處理過程中，進水和出水都是連續的，但曝氣轉刷的工作則是間歇的，其在單個工作周期的利用率僅為40﹪左右。目前雙溝式氧化溝雖然得到了廣泛的應用，但其設備利用率差的缺點制約了其發展[7]。

2.3.2三溝式氧化溝

   三溝式氧化溝（T型氧化溝）是由三個相同的氧化溝組建在一起作為一個單元運行，三個氧化溝之間相互雙雙聯通，每個池都配有可供污水和環流（混合）的轉刷，每池的進口均與經格柵和沉砂池處理的出水通過配水井相連接，兩側氧化溝可起曝氣和沉淀雙重作用中間的池子則維持連續曝氣，曝氣轉刷的利用率可提高到60﹪左右。三溝式氧化溝可通過改變曝氣轉刷的運轉速度，來控制池內的缺氧、好氧狀態，從而取得較好的脫氮效果。依靠三池工作狀態的轉換,還可以免除污泥回流和混合液回流,從而使運行費用大大節省。但三溝由于進、出水交替運行,所以各溝中的活性污泥量在不斷變化,存在明顯的污泥遷移現象。同時,在同一溝內由于污泥遷移、污泥濃度有規律地變化必然導致溶解氧也產生規模性地變化。此外,三溝式氧化溝工藝還存在容積利用率低、除磷效率不高等缺點,所以對三溝式氧化溝的設計和運行管理時要考慮沉淀時間、排泥方式等參數的影響[8]。

2.3.3半交替工作式氧化溝[9][10]

半交替工作式氧化溝兼具連續工作式和交替工作的特點。首先，該類氧化溝系統設有單獨的二沉池，可實現曝氣和沉淀完全分離。其次，與D型氧化溝不同的是：根據需要，氧化溝可分別處于不同的工作狀態，使之具有交替工作式運行的靈活特點，特別是用于脫氮。最典型的半交替工作式氧化溝式DE型氧化溝。

DE型氧化溝工藝是專為生物脫氮而開發的，它不同于D型氧化溝之處在于其有獨立的二沉池及回流污泥系統，氧化溝內交替進行硝化與反硝化。在DE型氧化溝前增設一厭氧池，可達到同時脫氮、除磷的效果。

2.4一體化氧化溝（Integrated oxidation ditch）[11]

一體化氧化溝又稱合建式氧化溝，是指集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能為一體，無需建造單獨的氧化溝。一體化氧化溝的優點是不必設單獨的二沉池，工藝流程短，構筑物和設備少，所以投資省，占地少。此外污泥可在系統內自動回流，無需回流泵和設置回流泵站，因此能耗低，管理簡便容易。但由于溝內需要設分區，或增設側渠，使氧化溝的內部結構變得復雜，造成檢修不便。

3氧化溝的發展前景

經過幾十年的使用、研究、開發和改進,氧化溝系統在池型結構、運行方式、曝氣裝置、處理規模、適用范圍等方面都得到了長足的發展。據資料介紹,迄今歐洲已有的氧化溝污水處理廠超過2000座,北美超過800座,中國目前正在建造和已投入運行氧化溝的也有很多。氧化溝自問世以來,經久不衰的一個重要原因是污水在一個閉合溝渠中完成污水凈化。從理論上講,它既具有推流反應的特征,又具有完全混合反應的優勢前者使其具有出水優良的條件,后者使其具有抗沖擊負荷的能力。正因為有這個環流,且有能量分區的緣故,使它具有其他許多污水生物處理技術所擁有的眾多優勢,其中最為顯著的優勢是工作穩定可靠。

氧化溝的未來發展方向: 1)加強反應器的生物除磷脫氮功能。至今氧化溝系統多為活性污泥法,可以借鑒生物膜理論，提高單位反應器的微生物總量。高效除磷脫氮是氧化溝技術的研究的主要方向2)提高氧化溝中微生物的活性。提高氧化溝中微生物的耐毒性沖擊是氧化溝技術研究的潛在方向。3）提高氧化溝設備的性能和監控技術使氧化溝系統進一步節能。提高曝氣器的充氧效率及水下推進器的性能，同時減少維修；同時對DO、ORP等目標進行智能監控，這是氧化溝技術發展的主要方向。4）提高氧化溝的耐寒，減少占地面積和工程造價，使其得到更廣泛的應用。

4結語

    氧化溝技術經過幾十年的發展，在世界各地得到了廣泛的發展和應用。國內外的應用情況證明，它是一種工藝簡單，管理方便，投資省，運行費用低，穩定性高，出水水質好的污水處理技術。氧化溝對高濃度工業廢水有很強的稀釋能力，能夠承受水質、水量的沖擊負荷。更為重要的是，氧化溝在處理有機物的同時能將污水中的氮、磷去除，使出水水質能夠滿足對污水排放中氮、磷的高標準要求。結合我國國情，開展氧化溝工藝的研究并促使其在我國得到廣泛應用，是一個重要而且很有意義的課題。

參考文獻

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[11]金兆豐，徐竟成，等.城市污水回用技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2004：200－202. 來源：谷騰水網 作者: 宮宇周,徐建宇