一、什么是氧化溝？

氧化溝(Oxidation Ditch，OD)又稱為連續(xù)循環(huán)式反應(yīng)器(Continuous Loop Reactor，CLR)，是活性污泥法的一種變型，屬于延時曝氣活性污泥法。1920年，在英國Sheffield建成了采用槳板曝氣機充氧的溝渠形污水處理廠，但曝氣效果不理想，被認(rèn)為是現(xiàn)代氧化溝的雛形。

1954年，第1個氧化溝在荷蘭海牙北部的沃紹本(Voorschoten)建造并試驗成功，其基本特征是跑道型循環(huán)混合式曝氣池。該技術(shù)是由荷蘭國立衛(wèi)生研究所(TNO)的帕斯維爾(A˙Pasveer)教授發(fā)明的，故被命名為帕斯維爾(Pasveer)氧化溝。從此開始有“氧化溝"這一專用術(shù)語。此后，氧化溝經(jīng)過廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，在污水處理中凸現(xiàn)出其的特點和優(yōu)良的處理效果而博得世人青睞。

我國于20世紀(jì)80年代開始引進和研究這項技術(shù)，現(xiàn)已日益應(yīng)用于城市污水以及石油廢水、化工廢水、造紙廢水、印染廢水和食品加工廢水等工業(yè)廢水處理之中。

二、氧化溝工藝的類型

氧化溝自創(chuàng)造以來，以其優(yōu)良的處理能力、簡便的維護管理博得世人的矚目，現(xiàn)已發(fā)展為2種組合形式(與沉淀池分建式或合建式)、3種工作模式(交替式、半交替式和連續(xù)式)、20多種型式。

1、交替工作式氧化溝

是指在一溝或多溝中按時間順序?qū)ρ趸瘻系钠貧獠僮骱统恋聿僮髯鞒稣{(diào)整換位，以取得最佳的或要求的處理效果。其特點是氧化溝曝氣、沉淀交替輪作，不設(shè)二沉池，不需污泥回流裝置?；绢愋陀蠥型、D型、T型和VR型4種。

1.1 A型氧化溝

是單溝運行系統(tǒng)即在一個溝渠中交替完成進水、曝氣、沉淀和排水4個過程，主要用于水量較小、間歇運行的污水處理，如早期的P型氧化溝。

1.2 D型氧化溝

是雙溝交替運行系統(tǒng)一般由池容相同的2個氧化溝組成，2池串聯(lián)運行，交替作為曝氣池和沉淀池，通常以8h為1個工作周期，分4個階段，控制運行工況可以實現(xiàn)硝化和一定的反硝化。該系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定、不需設(shè)污泥回流裝置。但在2個池交替作為曝氣池和沉淀池的過程中，存在一個過渡輪換期，此時轉(zhuǎn)刷全部停止工作，因此轉(zhuǎn)刷的實際利用率低，僅為37.5%。

1.3 T型氧化溝

是3溝交替運行系統(tǒng)由3個池容相同的氧化溝組建在一起，3溝連通，進水交替進入各溝，從兩側(cè)的邊溝出水，兩側(cè)氧化溝起曝氣和沉淀雙重作用，中間的氧化溝始終進行曝氣，不設(shè)二沉池及污泥回流裝置，具有去除BOD5及硝化脫氮的功能。T型氧化溝可按6個或8個階段運行，運行周期一般為8h。中溝始終作為曝氣池使用，側(cè)溝交替作為曝氣池和沉淀池運行，提高了轉(zhuǎn)刷的利用率。

1.4 VR型氧化溝

是單溝交替運行系統(tǒng)其構(gòu)造特點是將氧化溝分成容積基本相等的2部分，其間有單向活拍門相連，利用定時改變曝氣轉(zhuǎn)刷的旋轉(zhuǎn)方向來改變溝內(nèi)水流方向，使2部分氧化溝交替地作為曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，不需設(shè)二沉池和污泥回流裝置。VR型氧化溝有2道單向活拍門和2道出水堰，可實現(xiàn)連續(xù)進水或間歇進水。一般一個工作周期為8h，分4個階段，操作簡便，機械設(shè)備少，出水水質(zhì)穩(wěn)定良好，其轉(zhuǎn)刷的實際利用率可達(dá)到75.0%。

2、半交替工作式氧化溝

該類氧化溝系統(tǒng)設(shè)有單獨的二沉池，實現(xiàn)曝氣和沉淀的分離。最典型的半交替工作式氧化溝就是DE型氧化溝的優(yōu)缺點及發(fā)展應(yīng)用型式14289氧化溝。DE型氧化溝是指由2個相同容積的氧化溝組成的雙溝半交替工作系統(tǒng)，具有良好的生物除氮功能。

2個氧化溝相互連通，串聯(lián)運行，可交替進出水，終沉池與氧化溝分建，有獨立的污泥回流系統(tǒng)。氧化溝內(nèi)曝氣轉(zhuǎn)刷一般為雙速，高速工作時為曝氣充氧，低速運行時只推動水流，不充氧。通過2溝內(nèi)轉(zhuǎn)刷交替處于高速和低速運行，可使2溝交替處于缺氧和好氧狀態(tài)，從而達(dá)到脫氮的目的。它與D型、T型氧化溝不同之處是氧化溝與二沉池分開，有獨立的污泥回流系統(tǒng)。

3、連續(xù)工作分建式氧化溝

是氧化溝只作曝氣池使用，且進出水流向不變，另設(shè)單獨的沉淀池。連續(xù)工作分建式氧化溝的主要型式有3種:Pasveer氧化溝、Carrousel氧化溝和Orbal氧化溝。

3.1 Pasveer氧化溝

簡稱P型氧化溝，是早期開發(fā)的氧化溝型式，屬于第1代氧化溝，最先用于處理村鎮(zhèn)污水，間歇運行，后來發(fā)展為連續(xù)運行，具有分建的沉淀池。氧化溝為跑道形的溝渠，溝上裝設(shè)1個或數(shù)個曝氣器推動混合液在溝內(nèi)循環(huán)流動，曝氣器主要采用的是水平臥式曝氣轉(zhuǎn)刷。

3.2 Carrousel氧化溝

采用立式低速表面曝氣器供氧并推動水流前進。Carrousel氧化溝為多溝串聯(lián)系統(tǒng)，其特點是表面曝氣器設(shè)于每溝的端頭，在系統(tǒng)中形成好氧、缺氧區(qū)，有利于生物脫氮(圖7)。由于倒傘型立式表曝機攪拌能力強，傳氧效率高，設(shè)備數(shù)量少，易于管理和維護，節(jié)能效果不錯。因此，Carrousel氧化溝適用于處理規(guī)模較大的污水處理廠，在所有氧化溝處理工藝中應(yīng)用最為廣泛，是目前流行的氧化溝系統(tǒng)。

3.3 Orbal氧化溝

是在P型氧化溝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝，是一種多級氧化溝，采用多孔曝氣轉(zhuǎn)盤進行傳氧和混合。由南非的休斯曼(Huisman)設(shè)計發(fā)明，南非國家水研究所研究和發(fā)展的，后來該技術(shù)被轉(zhuǎn)讓給美國的恩維芮克斯公司(EnvirexInc)加以推廣，于1970開始投放市場。典型的Orbal氧化溝由3個橢圓形溝渠構(gòu)成，污水先引入外溝，在其中不斷循環(huán)的同時，依次引入下一個溝渠，最后從內(nèi)溝排水。Orbal氧化溝采用轉(zhuǎn)碟替代轉(zhuǎn)刷進行充氧和推動水流，可通過調(diào)整轉(zhuǎn)碟片數(shù)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)充氧能力，使其更為靈活。

4、連續(xù)工作合建式氧化溝又稱一體化氧化溝

是將沉淀池設(shè)置于氧化溝內(nèi)，集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能為一體。出水由上部排出，回流污泥由沉淀區(qū)底部直接進入氧化溝內(nèi)(圖9)。它是美國于20世紀(jì)70年代末80年代初至今一直在研究和開發(fā)的一種新型氧化溝技術(shù)。我國從1986年開始對這一技術(shù)進行研究開發(fā)。

根據(jù)沉淀器置于氧化溝的不同部位，一體化氧化溝可分為3類:溝內(nèi)式、側(cè)溝式和中心島式。溝內(nèi)式一體化氧化溝將固液分離器設(shè)置于氧化溝主溝內(nèi)，其主要優(yōu)點是較為節(jié)省占地，但由于主溝水流要從固液分離器的底部組件通過，流態(tài)復(fù)雜，不利于固液分離與污泥回流，主要應(yīng)用型式有BMTS式、BOAT式、C型溝內(nèi)式、D型溝內(nèi)式、管式和多斗式等。

側(cè)溝式一體化氧化溝將固液分離器設(shè)置在氧化溝的邊墻上或外側(cè)，由于減少了水頭損失和主溝紊動對分離器的影響，其水力條件和水流流態(tài)都比溝內(nèi)式一體化氧化溝*，使得氧化溝整體效率更高，主要型式有邊墻和中心隔墻式、豎向循環(huán)式、側(cè)渠式和斜板式等。

中心島式一體化氧化溝是將固液分離器設(shè)置在氧化溝的中心島處，由于消除了分離器對主溝中流態(tài)的影響，減少了水頭損失，故節(jié)省了曝氣設(shè)備的能量，同時充分利用了氧化溝中心島部分的空間，故減少了占地。

連續(xù)工作合建式氧化溝的出現(xiàn)使氧化溝技術(shù)向前邁進了一大步，與傳統(tǒng)的氧化溝技術(shù)相比，該工藝具有以下主要特點:①工藝流程短，構(gòu)筑物和設(shè)備少，污泥自動回流，管理簡便;②占地少、造價低、建造快，設(shè)備事故率低;③污泥回流及時，減少了污泥膨脹的可能。但是目前一體化氧化溝在實際中的應(yīng)用有一定的不穩(wěn)定性，在運行和啟動方面有不少問題還需要解決。在國內(nèi)，一體化氧化溝技術(shù)仍處于試驗和完善階段。

5、微曝氧化溝

是利用微孔曝氣器具有氧利用率高的特點，采用深水微孔曝氣，與水下推流相結(jié)合，使污泥與原水充分混合，避免了傳統(tǒng)機械曝氣氧化溝供氧效率低、污泥容易沉積等缺點。它是在氧化溝池底分塊鋪設(shè)微孔曝氣器通過鼓風(fēng)曝氣進行供氧的，將充氧設(shè)備和水流推動設(shè)備分開設(shè)置。

由于氣泡經(jīng)曝氣頭釋放后經(jīng)歷從池底至水面的全過程，池越深其在水中的停留時間越長，從而大大提高了供氧能力和氧利用率，使曝氣能耗顯著降低，與傳統(tǒng)氧化溝工藝相比，綜合能耗降低30%，運行費用節(jié)約20%。該氧化溝在德國等歐美發(fā)達(dá)國家使用較多，國內(nèi)也在逐步推廣和使用之中。