氧化溝工藝在污水處理中的應(yīng)用

盧向雷/新疆市政建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

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氧化溝工藝在污水處理中的應(yīng)用

盧向雷/新疆市政建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

【摘 要】氧化溝工藝也被稱(chēng)為氧化池工藝，是污水處理有機(jī)物的一項(xiàng)重要步驟與工藝。氧化溝工藝結(jié)合其他工藝對(duì)污水進(jìn)行一系列的處理，可以實(shí)現(xiàn)生物方法除去有機(jī)物、脫氮除磷的效果。

【關(guān)鍵詞】氧化溝；污水處理；應(yīng)用

20 世紀(jì)80年代，我國(guó)城鎮(zhèn)對(duì)于污水處理，開(kāi)始主要推廣氧化溝工藝，氧化溝工藝由于其簡(jiǎn)易、效果好、環(huán)境污染少、成本低等特點(diǎn)成為了城市污水處理廠的首選工藝。加上氧化溝對(duì)有機(jī)物的處理較為徹底，因此，氧化溝中流出的污水在有機(jī)物降解后可以接入其他工序進(jìn)而使得污水得到有效凈化，其中對(duì)接方便，占地面積小，也是其在整個(gè)污水處理進(jìn)程中的一大優(yōu)點(diǎn)。因此，氧化溝工藝在我國(guó)引進(jìn)或是新建的污水處理工藝中引用十分廣泛。近年來(lái)，由于我國(guó)環(huán)境污染的壓力增大，水資源保護(hù)的要求提高，氧化溝工藝也面臨著更廣泛的應(yīng)用與升級(jí)改造，因此，研究氧化溝工藝在污水處理中的應(yīng)用，有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、氧化溝的反應(yīng)原理

氧化溝是在污水處理過(guò)程中的一項(xiàng)工藝，是一種演進(jìn)的活性污泥系統(tǒng)，由活性污泥在首尾相連的閉合的曝氣溝渠中的循環(huán)，通過(guò)活性污泥中的微生物與細(xì)菌對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行降解去除，進(jìn)而達(dá)到凈化污水的目的。

氧化溝工藝處理污水的簡(jiǎn)易技術(shù)。在反應(yīng)原理上一般采用延時(shí)曝氣，保持進(jìn)出水連續(xù)，不用初沉池，在溝中所產(chǎn)生的微生物在污泥中得到穩(wěn)定的存活生長(zhǎng)，并在污水曝氣凈化中發(fā)生反應(yīng)，大大簡(jiǎn)化了處理步驟。氧化池一般承狹長(zhǎng)的首尾相連的環(huán)形溝渠形狀，曝氣裝置多采用表面曝氣器。

污水進(jìn)入氧化溝和活性污泥充分混合，再通過(guò)曝氣裝置特定的定位作用進(jìn)而產(chǎn)生曝氣推動(dòng)，使得污水與污泥在閉合渠道內(nèi)成懸浮狀態(tài)做不停的循環(huán)，污泥在循環(huán)中進(jìn)一步與污水充分混合，其中微生物與有機(jī)物充分反應(yīng)，然后混著污泥的污水進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離，使污水得到凈化。

二、氧化溝技術(shù)特征

氧化溝工藝的技術(shù)與活性污泥法去除有機(jī)物有相似之處，但也有自身的獨(dú)特工藝特征，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是氧化溝可以將污水與污泥充分混合和并且推流。在一個(gè)長(zhǎng)期的階段內(nèi)呈現(xiàn)完全污水與污泥充分混合的特征，而在短期呈現(xiàn)推流循環(huán)的特征，氧化溝這種首尾相接的封閉環(huán)形反應(yīng)器中的水流特征有利于提高氧化能力與反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)充分反應(yīng)。二是氧化溝在溶解氧濃度梯度上區(qū)分明顯。由于曝氣設(shè)備的定位分區(qū)以及氧化溝的結(jié)構(gòu)，使溝內(nèi)沿水流方向存在明顯的溶解氧濃度梯度，使氧化溝內(nèi)兼顧好氧區(qū)和缺氧區(qū)兩個(gè)區(qū)域，并能夠呈現(xiàn)出好氧區(qū)和缺氧區(qū)的交替變化的特點(diǎn)，在缺氧區(qū)可以在污泥中反硝化細(xì)菌的作用下，將硝態(tài)氮還原為氮?dú)?，在好氧區(qū)中可以進(jìn)行有機(jī)物去除、硝化作用、聚磷菌吸磷等多項(xiàng)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了脫氮除磷。三是氧化溝同時(shí)具備高能區(qū)和低能區(qū)兩個(gè)能量區(qū)。在裝置曝氣設(shè)備附近處呈現(xiàn)高能區(qū)，有利于氧與液體的充分混合以及氧氣的充分移動(dòng)。同時(shí)，在高能區(qū)域低能區(qū)的交替與差異過(guò)程中，在環(huán)流的低能區(qū)，增加了污泥絮凝的機(jī)會(huì)，使污泥更好的呈現(xiàn)出懸浮狀態(tài)。四是曝氣和推流相互混合與分離。在不斷的混合分離再混合的過(guò)程中，提高了氧化溝的污水與污泥混合的效率，加速了細(xì)菌與有機(jī)物的結(jié)合反應(yīng)速度，氧化池的運(yùn)行更為靈活。解決了曝氣設(shè)備很難同時(shí)滿足曝氣量控制和推流速度大小要求的矛盾，進(jìn)而大大增加了脫氮除磷效果，提高了氧化溝的處理性能。

三、氧化溝在污水處理廠中的應(yīng)用

（一）污水處理廠的污水處理流程

對(duì)于不同的污水處理廠有不同的處理流程，對(duì)于脫氮除磷的步驟，可以概括為以下步驟，首先污水通過(guò)進(jìn)水口進(jìn)入整個(gè)凈化系統(tǒng)，凈化系統(tǒng)中，首先通過(guò)粗細(xì)格柵，將污水中不同直徑大小的顆粒過(guò)濾，再經(jīng)過(guò)沉砂池將砂石顆粒沉淀，再通過(guò)進(jìn)水泵房的提取，將沒(méi)有大直徑泥沙顆粒的污水流入?yún)捬醭刂?。厭氧池中的反?yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般認(rèn)為硝酸鹽氮可在厭氧池中發(fā)生反硝化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)聚磷菌釋磷，污水在厭氧池中與從二沉池回流匯入含磷的污泥，以降低厭氧池中硝酸鹽的濃度，并且抑制硝酸鹽的反應(yīng)生成。

從厭氧池出來(lái)的污水進(jìn)入氧化溝，氧化溝中有分進(jìn)入缺氧區(qū)與有氧區(qū)，進(jìn)入缺氧區(qū)中的污水，主要進(jìn)行硝化脫氮反應(yīng)。進(jìn)而回流，將硝態(tài)氮還原為氮?dú)?。再?jīng)過(guò)有氧區(qū)中的生物反應(yīng)，有機(jī)物進(jìn)而大量的削減，形成較好的脫氮除磷效果。氧化溝一般加入鼓風(fēng)機(jī)的作用，使得污泥與污水充分混合形成懸浮狀態(tài)。

氧化溝出來(lái)的污泥與污水的混合態(tài)液體，進(jìn)入二沉池，二沉池負(fù)責(zé)進(jìn)行泥水分離，污泥的再有回流泵的作用下回流到厭氧池，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)處理環(huán)節(jié)，上清液則作為處理水排放。再次循環(huán)處理的污泥，在充分反應(yīng)后，其中的除磷細(xì)菌利用充分后，進(jìn)行脫水，制成污泥并狀物運(yùn)出處理掉。

（二）生物脫氮除磷反應(yīng)

在氧化溝里，主要作用是污泥中的生物脫氮除磷反應(yīng)。反應(yīng)的是否有效，或是效果好壞，主要通過(guò)混合液內(nèi)回流比、污泥回流比、污泥齡三個(gè)參數(shù)來(lái)確定。而影響的因素還有溫度、溶解氧濃度等等。水溫一般是根據(jù)季節(jié)而變的，在實(shí)際操作中，根據(jù)不同的溫度來(lái)設(shè)置混合液內(nèi)回流比、污泥回流比、污泥齡參數(shù)來(lái)控制有效的脫氮除磷效果。

反硝化指硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮的過(guò)程。反硝化效率與進(jìn)水有機(jī)物濃度，進(jìn)水碳源是影響系統(tǒng)反硝化的限制性因素，碳源濃度越高，系統(tǒng)的反硝化效率越高，反硝化率的升高有利于除磷去氮效果。

四、氧化溝工藝的發(fā)展展望

（一）一體化氧化溝的建造

氧化溝雖然在整個(gè)污水處理中屬于一個(gè)獨(dú)立的單元，但是其工藝在前后工序上是連續(xù)的。因此，在工藝發(fā)展越來(lái)越先進(jìn)的基礎(chǔ)上，對(duì)于反應(yīng)的時(shí)機(jī)與效率的把控會(huì)越來(lái)越好。這樣就使得一體化氧化溝要集曝氣、沉淀功能為一體，這樣不但節(jié)省了工藝步驟，也能大大提高運(yùn)行效率。這樣的工藝一般要進(jìn)行氧化溝在形態(tài)上的改變，要設(shè)置沉淀器以及循環(huán)泵，要將沉淀器置于氧化溝的部位進(jìn)行區(qū)分，既不妨礙曝氣，又能夠有序的進(jìn)行沉淀。這樣的好處一是可以縮短工藝流程，降低成本，還能節(jié)省凈化水質(zhì)中的能量消耗。

（二）改良型氧化溝工藝

隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，生物除有機(jī)物以及脫氮除磷的方式方法有很多，已經(jīng)有幾十年歷史的污泥系統(tǒng)除有機(jī)物的方式也在進(jìn)行著不斷的改良。氧化溝工藝在污水處理中的改良應(yīng)用，表現(xiàn)在以下形式。一是一體化氧化溝的側(cè)溝固液分離技術(shù)融合，二是硝化反硝化、三溝串連的融合，三是氧化溝與倒置A2/O的優(yōu)勢(shì)集約組合。

（三）氧化溝工藝的發(fā)展方向

隨著我國(guó)對(duì)污水處理技術(shù)的研究與投入的增加，污水處理廠不但要給大眾服務(wù)，還要見(jiàn)到經(jīng)濟(jì)效益。因此，在氧化池處理過(guò)程中，對(duì)于占地、工時(shí)、能耗上的節(jié)約是污水處理廠需要主要改進(jìn)的方向。生物除有機(jī)物以及脫氮除磷的技術(shù)有很多，而且在不斷的創(chuàng)新中。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況采用高效、低耗的污水處理技術(shù)，并且穩(wěn)定的應(yīng)用起來(lái)，是污水處理廠急需解決的問(wèn)題。

為使氧化溝工藝更好地應(yīng)用于污水處理，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行探索研究：一是提高效脫氮除磷效率，尤其是提高脫氮效率；二是降低氧化溝的能耗，曝氣運(yùn)行方式對(duì)于能源的浪費(fèi)很大，很多是無(wú)用功，因此要加強(qiáng)此方面的研究；三是研制新型曝氣循環(huán)設(shè)備，提高氧利用率；四是提高自動(dòng)化監(jiān)控與數(shù)據(jù)采樣水平；五是合理加入填料，實(shí)現(xiàn)膜法和泥法的聯(lián)用技術(shù)。六是提高氧化溝工藝高效的自動(dòng)化與智能化水平。

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