氧化溝工藝的全面分析

氧化溝工藝是通過一種定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝封閉渠道內(nèi)循環(huán)流動，具有特殊的水力學流態(tài)優(yōu)點。

1、氧化溝工藝的優(yōu)點

（1）具有推流式和完quan混合式的特點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，因此，在短期內(nèi)(如一個循環(huán))呈推流狀態(tài)，而在長期內(nèi)(如多次循環(huán))又呈混合狀態(tài)。同時，污水在溝內(nèi)的停留時間較長，這就要求溝內(nèi)有較大的循環(huán)流量(一般是污水進水流量的數(shù)倍乃至數(shù)十倍)，進入溝內(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）具有明顯的溶解氧濃度梯度，有利于形成硝化—反硝化的生物處理條件

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，同時還可以通過反硝化很好地補充硝化過程中消耗的堿度。

（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個能量區(qū)：一個是設(shè)有曝氣裝置的高能量區(qū)，一個是非曝氣區(qū)的低能量區(qū)。在這兩者之間的過渡區(qū)，可以認為是能量由高變低的消散過程。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。

當系統(tǒng)中的G值較低時，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，這種混合作用對于有機碳、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維持液體流動、固體懸浮和充氧，能量消耗低。另外，氧化溝遵守動量守恒原則，一旦池內(nèi)混合液被加速到所需流速時，維持循環(huán)所需要的水力動力只要克服沿程和彎道的水頭損失即可，在循環(huán)流動中產(chǎn)生的循環(huán)或?qū)α骰旌夏軌蛟鰪娖渥陨淼臄噭幼饔谩＿@樣，為了保持使固體懸浮的速度，所需要的單位容積動力就大大低于其他系統(tǒng)。

（5）構(gòu)造形式多種多樣，運行靈活

氧化溝最根本的特點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。氧化溝運行的靈活性還表現(xiàn)在可以通過自由改變出水堰的高度調(diào)節(jié)曝氣機的曝氣強度，達到不同的充氧效果。

（6）工藝流程簡單、構(gòu)筑物少、便于管理

氧化溝的水力停留時間和污泥齡都比一般生物處理法長，懸浮狀有機物可以與溶解性有機物同時得到較徹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、負荷低，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間較長，但總占地面積不僅沒有增大，相反還可縮小。

（7）低負荷、長泥齡及水力停留時間長

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

（1）占地面積大

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

（2）污泥易沉積

這是氧化溝工藝的最大問題，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，水力停留時間較長，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，氧化溝的負荷低、泥齡長，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)計還不完善

目前仍然根據(jù)經(jīng)驗計算法或動力學計算法計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，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)的初次運行不要放在冬天進行。

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行過程中應(yīng)將系統(tǒng)的進水pH控制在6~9之間。

3、營養(yǎng)物質(zhì)

良好的營養(yǎng)條件是菌群代謝、生長的前提。在污泥馴化的過程中應(yīng)將營養(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，以轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟或表嗓機推動和充氧，在曝氣裝置下游溶解氧濃度從高向低變動，由好氧段逐步過渡到缺氧段，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)改變淹沒浮度而改變曝氣量，若沒有變頻調(diào)速裝置，則可改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)曝氣量，也可增開或減少轉(zhuǎn)刷(轉(zhuǎn)碟)數(shù)量來調(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階段,各類微生物也呈現(xiàn)出不同的比例。細菌承擔著分解有機物的基本和基礎(chǔ)的代謝作用,而原生動物<也包括后生動物>則吞食游離細菌。運行正常的活性污泥中含有鐘蟲、輪蟲、纖毛蟲、菌膠團等。當菌膠團片大。鐘蟲活躍而多，出現(xiàn)輪蟲、線蟲時，污泥成熟且性質(zhì)好。

7、SV

活性污泥正常運行時污泥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要求，其方法有：

按二沉池泥位控制，即按設(shè)計要求確定的泥位，或使泥層厚度控制在0.3～0.9m之間，同時使泥層厚度小于泥位以上水深的1/3。如果實際泥位超過設(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10%，待下一次巡檢時檢查泥位的變化，再給予適當?shù)恼{(diào)整，當二沉池泥位穩(wěn)定，在一個值的時候，說明所有的污泥已回流到曝氣池，達到了工藝要求，這個回流量與進水量直接有關(guān)，進水量增加(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。微生物的負荷高，細菌吸取了大量營養(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；如污泥負荷過高，可提高MLSS，以調(diào)整負荷，必要時可停止進水，悶曝一段時間；可通過投加氮肥、磷肥，調(diào)整混合液中的營養(yǎng)物質(zhì)平衡（BOD5：N：P=100：5：1）；pH值過低，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、泡沫問題

由于進水中帶有大量油脂，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，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，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水源管理，減少含油過高廢水及其它有毒廢水的進入。

3、污泥上浮問題

當廢水中含油量過大，整個系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上??；當曝氣時間過長，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，廢水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。

發(fā)生污泥上浮后應(yīng)暫停進水，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；如進水負荷大應(yīng)減小進水量或加大回流量；如污泥顆粒細小可降低曝氣機轉(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。一般認為，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)刷的浸沒深度為250~300mm，轉(zhuǎn)盤的浸沒深度為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，混合液幾乎沒有流速），致使溝底大量積泥（有時積泥厚度達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zui方便的措施。上游導流板安裝在距轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)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，不僅不會增加動力消耗和運轉(zhuǎn)成本，而且還能夠較大幅度地提高充氧能力和理論動力效率。

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