污水处理新视角：氧化沟工艺全解析

一、氧化沟工艺的来源

氧化沟自从Pasveer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。氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流，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。氧化沟有别于其他活性污泥法的主要特征是环形池型，其封闭循环式的池型尤其适用于污水的脱氮除磷。

二、氧化沟工艺的设计技术参数

氧化沟属于传统活性污泥法的一种变型工艺，因此其设计也使用活性污泥法的各种设计参数，具体可查阅《室外排水设计标准》GB 50014—2021和《氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范》HJ 578—2010。氧化沟宜用于《城市污水处理工程项目建设标准（修订）》中规定的Ⅱ~V类的城市污水处理工程以及有机负荷相当于此类城市污水的工业废水处理工程。生物脱氮除磷氧化沟处理城镇污水或水质类似城镇污水的工业废水时，其主要设计参数可按下表规定取值。

三、氧化沟工艺的不同类型及特点

1、传统氧化沟

传统氧化沟（即Pasveer）具有以下基本特征：

1）氧化沟集完全混合和推流的特征，有利于克服短流和提高缓冲能力。氧化沟在短时期内（如一个循环）呈现推流特征，而在长时期内又呈现完全混合特征，这就赋予氧化沟一种独特的反应器水流特征。氧化沟工艺水力停留时间为8～40h，沟内平均流速为0.3～0.5m/s，循环流量相当于处理水量的20～120倍，对入流水质形成很大的稀释，提高了缓冲能力。

2）氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适合硝化一反硝化工艺。氧化沟曝气设备定位分区布置，结合完全混合和推流式反应器特征，沟内沿水流方向存在溶解氧浓度梯度，存在曝气区、需氧积累区和缺氧区，可以按要求实现硝化—反硝化反应，不过为了提供碳源需要把进水点设在缺氧区前，因为反硝化反应要求有充足的碳源，并有助于减少反硝化区的容积。

3）氧化沟功率密度不均匀配置，有利于氧的传递、液体混合和污泥絮凝。氧化沟有两个能量区。在设有曝气设备的高能区，平均速度梯度G>100s^-1，功率密度达106～212W/m³，这有利于氧转移和液体混合；在环流的低能区，平均速度梯度G<30s^-1，增加了污泥絮凝的机会，改善了污泥性能。

4）氧化沟整体的推流体积功率低，可节省能量。混合液在曝气装置推动下，克服摩擦阻力、弯道阻力等影响，依靠独特的环状惯性，可保持混合液的流动和活性污泥的良好悬浮状态。

5）只有当沟深加大时才加设水下推动器，这样做虽然增加了设备和能量投入，但提高了氧化沟运行的灵活性，即必要时可单独运行水下推动器，以利于同步硝化反硝化和脱氮除磷。

传统氧化沟是所有氧化沟技术发展的基础，以上归纳的氧化沟基本特征，其他各种类型的氧化沟都具备，特别是其基本共同点是循环流动反应器。

传统氧化沟工艺

2、卡鲁塞尔氧化沟（Carrousel）

普通型Carrousel氧化沟系统的工艺原理是，污水经过格栅和沉砂池后，不经过预沉淀，直接与回流污泥一起进入氧化沟系统，在充分搅拌的曝气区下游，逐渐形成推流，水流维持在***小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。水流由曝气区的湍流变成平流状态，从而改变了污泥的沉降性能，提高了出水质量。

普通型Carrousel氧化沟工艺

Carrousel 2000系统是在普通型Carrousel氧化沟前增加一个厌氧区和缺氧区，从而实现了C、N、P的***去除，对BOD、COD、N的去除率分别达到95%、95%、95%，出水磷可降到1～2mg/L。实际上就是一个A²/O工艺，因此也称为Carrousel denitlR A²C工艺。其特有的水力设计代替了常规系统中所必需的水泵和管道，仅需在缺氧区安装一台低能耗的搅拌机。

Carrousel 2000型氧化沟工艺

Carrousel氧化沟以其简单、实用、***、可靠及其优异的投资效益比，成功地在各地运行。

3、奥贝尔氧化沟（Orbal）

Orbal氧化沟是一种多级氧化沟，由3个（三级）P型氧化沟组合。典型Orbal氧化沟是多沟式椭圆形，椭圆形内设有三个环沟，污水进入***沟后，通过水下输入口连续地从一条沟进入下一条沟，每一条沟都是一个闭路连续循环的完全混合反应器，每沟中的水流在排出之前，污水及污泥（混合液）在沟内绕了数百圈的循环后再流入下一沟，***污水由第三沟流入二沉池，进行固液分离。另外，在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用，转碟淹没深度一般为230～530mm，调节淹没深度可控制DO。

Orbal氧化沟工艺

Orbal氧化沟外、中、内三个沟道的容积占总容积的百分比分别为60%～70%、20%～30%、10%，其中一个***显著特征是由外到内三个沟的溶解氧呈0~1~2 mg/L的梯度分布，能提供较好的缺氧反硝化条件，脱氮效果好，处理出水水质稳定。

Orbal氧化沟设计建造正确是指合理的沟型、沟深、曝气转碟个数与位置、配置的功率密度等，在这些方面的不合理往往会使Orbal氧化沟中发生沉淀现象。

4、一体化氧化沟

一体化氧化沟的特点是将二次沉淀池与氧化沟建在同一构筑物中，即充分利用氧化沟较大的容积和水面，在不影响氧化沟正常运行的情况下，通过改进氧化沟部分区域的结构或在沟内设置一定的装置，使泥水分离过程在氧化沟内完成。根据其沉淀区结构形式及运行方式不同有多种型式。

船式氧化沟示意图

侧沟式氧化沟示意图

侧沟式一体化氧化沟的沉淀区设在氧化沟直段的一侧或两侧。循环混合液从沉淀区旁侧流过，部分混合液进入沉淀区底部的入流孔隙，再向上通过倾斜挡板，澄清水用淹没式穿孔管或侧堰排出，沉淀污泥则沿挡板下滑，由混合液挟带流入主沟。