氧化溝工藝在污水處理中的應(yīng)用研究

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，人類對自然界的開發(fā)利用日益加深，自然資源漸漸減少。近些年，工業(yè)的發(fā)展和城市的人口逐漸高度集中，許多城市產(chǎn)生了大量的垃圾、生活污水和工業(yè)廢水，這些廢水未經(jīng)處理就流入水中，導(dǎo)致增加了很多水中的微量元素和有機(jī)物等營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，使水體受到嚴(yán)重污染。文章對氧化溝工藝在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：氧化溝工藝；污水處理；垃圾；生活污水；工業(yè)廢水 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X703 文章編號：1009-2374（2016）23-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.043

近年來，隨著我國城市人口的不斷增加，工業(yè)發(fā)展日益迅速，污水的排放量日益增多，其他行業(yè)也會有不定量的污水排出，過量的污水使得污水處理面臨著巨大的壓力。導(dǎo)致水污染事件在我國頻繁發(fā)生，使人們的日常生活都受到了嚴(yán)重的影響，同時(shí)對我國社會的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的增長造成了巨大的障礙，使生態(tài)環(huán)境面臨著嚴(yán)重的威脅，水體的營養(yǎng)化過量是水體污染的主要原因之一。所以想要解決問題就要對傳統(tǒng)的活性污泥法進(jìn)行革新，使之更加經(jīng)濟(jì)合理。氧化溝又名氧化渠，主要是經(jīng)改良型循環(huán)流動式的活性污泥法，一般選擇低負(fù)荷的延時(shí)曝氣方式運(yùn)行，有好的出水水質(zhì)，運(yùn)作起來具有流程簡單、方式靈活、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性好、易管理等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)階段，污水處理中氧化溝工藝應(yīng)用范圍較為廣泛。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐美國家擁有氧化溝數(shù)量不少于3000座，它對人類的重要性不容小覷。

1 氧化溝工藝

氧化溝在1954年由荷蘭建成，它是一座污水處理廠，是活性污泥法的一種變型。在建成以前它是一個(gè)斜坡池壁的間歇運(yùn)行反應(yīng)池。白天屬于曝氣池，晚上屬于沉淀池，它在生化需氧量方面去除率高于97%。氧化溝自建成以后，就得到全世界的廣泛關(guān)注，因?yàn)檠趸瘻瞎に嚱Y(jié)構(gòu)簡單、操作方便、排污效果好。自我國推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)以來，在我國污水處理方法上占據(jù)了不可撼動的地位，氧化溝工藝已經(jīng)成為污水處理中炙手可熱的工藝。盡管隨著時(shí)代的變遷，科技越來越發(fā)達(dá)，我國也相繼采用過許多先進(jìn)的污水方面處理的技術(shù)，但與氧化溝工藝相比，其運(yùn)作流程均不如氧化溝工藝的簡單、穩(wěn)定，也不如氧化溝工藝的靈活、方便以及低額的處理費(fèi)用，所以氧化溝工藝在污水處理方面有著至關(guān)重要的意義。近幾年，在相關(guān)范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛的氧化溝類型主要包括帕斯韋爾（Pasveer）氧化溝、卡魯塞爾（CarrouSel）氧化溝、奧伯爾（0rbal）氧化溝、T型氧化溝（三溝式氧化溝）、DE型氧化溝和一體化氧化溝。

1.1 氧化溝技術(shù)

氧化溝技術(shù)是一種運(yùn)用延長時(shí)間曝氣，連續(xù)進(jìn)出水，不設(shè)置初沉池，使微生物污泥在污水曝氣凈化得以處理的方法，并且也增強(qiáng)了穩(wěn)定性，達(dá)到嚴(yán)格要求標(biāo)準(zhǔn)，污泥消化池也不需要再設(shè)置，這樣使處理設(shè)備更加簡化。在曝氣裝置特定部位，污水與活性污泥混合液經(jīng)定位布置后，可出現(xiàn)曝氣及推動，在閉合渠道內(nèi)二者進(jìn)行持續(xù)循環(huán)流動，污泥呈懸浮狀態(tài)，有利于污水混合，最后經(jīng)二沉池或固液分離器完成泥水分離處理，保證了污水凈化效果更加明顯。隨著時(shí)間的發(fā)展，氧化溝技術(shù)得到了明顯進(jìn)步，氧化溝技術(shù)的種類更加豐富。氧化溝結(jié)合推流和完全混合的技術(shù)優(yōu)勢，大大提高了氧化溝內(nèi)的緩沖能力，這樣使得氧的傳播更加便利。

1.2 氧化溝的特證

氧化溝之所以又名氧化渠，主要是因構(gòu)筑物為封閉式的環(huán)形溝渠，是在活性污泥法基礎(chǔ)上形成。污水和活性污泥在曝氣的渠道內(nèi)持續(xù)流動，因此又得到“循環(huán)曝氣池”“無終端曝氣池”等稱呼。氧化溝水利停留時(shí)間越長，其有機(jī)負(fù)荷就越低，所以其本質(zhì)就是一種延時(shí)曝氣系統(tǒng)。氧化溝設(shè)計(jì)參數(shù)分析如下：水利停留時(shí)間設(shè)置為10～40h，污泥齡在20d以上，有機(jī)負(fù)荷在0.05～0.15kg BOD5/（kgMLSS·d）范圍內(nèi)，容積負(fù)荷在0.2～0.4kg BOD5/（m3·d）范圍內(nèi)，活性污泥濃度設(shè)置為2000～6000mg/L，溝內(nèi)平均流速設(shè)置為0.3～0.5m/s范圍內(nèi)。氧化溝由溝體、進(jìn)出水裝置、曝氣設(shè)備、導(dǎo)流和混合設(shè)備結(jié)合而成。溝體內(nèi)形狀多樣，溝面形狀大多呈梯形或矩形。氧化溝的處理效果非常好，氧化溝的進(jìn)水裝置、水利水流和排污等功效都具有其獨(dú)有的優(yōu)勢。氧化溝技術(shù)與其他的去污工藝相比，獨(dú)特的技術(shù)性能主要體現(xiàn)在：（1）氧化溝可以在短期內(nèi)呈現(xiàn)出推流的特征，在長期內(nèi)呈現(xiàn)出混合的特征，這樣的表現(xiàn)使緩沖能力得到有效的克服和提高，兩者相互結(jié)合可增加氧化溝體內(nèi)緩沖能力。另外，氧化溝系統(tǒng)抵御強(qiáng)大的沖擊力，可增加氧化溝內(nèi)的循環(huán)流量，從而可有效地解決污泥沉積問題；（2）氧化溝可用于硝化生物處理，溶解氧的濃度，由于曝氣設(shè)備的定位功能，氧濃度濃度梯度會沿水流方向逐漸出現(xiàn)，使溝內(nèi)同時(shí)具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，促進(jìn)好氧區(qū)和缺氧區(qū)之間的相互轉(zhuǎn)化，提供了硝化、反硝化作用條件，有一定的去除氨氮、總氮的能力；（3）氧化溝有兩個(gè)能量區(qū)，分別是高能區(qū)和低能區(qū)。高能區(qū)一般設(shè)置在曝氣設(shè)備附近，為氧的轉(zhuǎn)移和液體的充分混合提供便利。低能區(qū)為了保證污泥懸浮狀態(tài)良好，可增加污泥絮凝機(jī)會；（4）氧化溝得以運(yùn)行的靈活，曝氣和推流混合的分離起了主要作用；（5）氧化溝的HRT和SRT均較長，一般情況下，HRT為8～40小時(shí)，SRT為10～30天，而硝化菌的世代周期大于10天。因此，污泥存在時(shí)間越久越有利于硝化菌的繁殖和生存，提高氨氮轉(zhuǎn)化率，去除效果較好。

2 氧化溝的應(yīng)用

氧化溝的推流反應(yīng)可使出水優(yōu)良，完全混合反應(yīng)可以抗沖擊負(fù)荷。因?yàn)檠趸瘻嫌蟹忾]的環(huán)形溝渠，所以產(chǎn)生環(huán)流，正是因?yàn)檫@個(gè)環(huán)流，產(chǎn)生了能量區(qū)分，這樣可百家優(yōu)勢于自身，增加了技術(shù)的完備性，保證了其工作的穩(wěn)定性及可靠性。由于出水水質(zhì)好且運(yùn)行穩(wěn)定，管理方便及與傳統(tǒng)活性污氧化溝技術(shù)區(qū)別明顯，所以在污水處理中得到廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，氧化溝不僅可以處理城市內(nèi)部的污水，又能處理各項(xiàng)工業(yè)廢水。我國開展氧化溝技術(shù)后，已完成建立了多種形式與規(guī)模的氧化溝污水處理廠，且在持續(xù)擴(kuò)大中，在多個(gè)領(lǐng)域中開始了廣泛的應(yīng)用與推廣。

3 氧化溝的缺點(diǎn)

氧化溝的工作流程具有簡單、運(yùn)行方式靈活、工作穩(wěn)定、工作成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但任何事物都不會十全十美，難免也會有些不足：（1）污泥膨脹，因?yàn)閺U水中會含有較多的碳水化合物，許多需要的值都不均衡，并且污泥含有的負(fù)荷過高，濃度嚴(yán)重受到影響，使對氧的溶解濃度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，使排泥不暢，開始產(chǎn)生堆積現(xiàn)象，都會引起污泥膨脹的問題；（2）泡沫存在的問題是因?yàn)樵谖鬯泻械挠椭趸瘻系奶幚砟芰τ邢蓿荒芡耆コ菽蜁@樣經(jīng)過流轉(zhuǎn)充氧攪拌而產(chǎn)生。可以利用含有化學(xué)物質(zhì)的除沫劑將泡沫去除，但加強(qiáng)水源管理是解決問題的根本方法，盡量減少未經(jīng)預(yù)處理過的污水流入到城市排水系統(tǒng)中；（3）污泥沉積問題是因?yàn)樵谘趸瘻现校旌弦撼掷m(xù)在內(nèi)循環(huán)流動，但低速流動和平均流動達(dá)到0.3～0.5m/s的話，有部分污泥堆積，可減少氧化溝的有效容積，可對水質(zhì)造成影響；（4）氧化溝的超長水力停留時(shí)間和表面曝氣系統(tǒng)，氧化溝設(shè)計(jì)池容一般較大設(shè)計(jì)池深往往受限，導(dǎo)致了該工藝占地面積大的先天性問題，在城市日益緊張的用地形勢下稍顯不足。

4 結(jié)語

目前，我國污水處理技術(shù)還有待提高，因此我國急需解決的問題是如何提高污水處理技術(shù)，使達(dá)到的效果更明顯，所產(chǎn)生的消耗最低。氧化溝工藝污水處理技術(shù)優(yōu)勢明顯，有工藝流程簡單、處理多種不同水質(zhì)的污水的特點(diǎn)，且在處理中具有耗能低、去污效果好、出水質(zhì)量高、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便等多方面的優(yōu)點(diǎn)，尤其是氧化溝工藝的環(huán)流，將使其以獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢得到污水處理行業(yè)廣泛的應(yīng)用。為了使氧化溝工藝污水處理技術(shù)更加完善，措施分析如下：（1）考慮前置厭氧條件以提高脫氮除磷的效率（特別是磷去除效率）；（2）降低能耗，增加對間歇曝氣運(yùn)行方式的研究與應(yīng)用；（3）為提高氧的利用率研制新型曝氣設(shè)備；（4）加大氧化溝組合工藝；（5）加入填料實(shí)現(xiàn)膜法聯(lián)合泥法技術(shù)，這樣就使氧化溝具備完全混合及推流的特點(diǎn)，且有出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡便、好管理的特點(diǎn)，使得氧化溝工藝在污水處理工程中的優(yōu)勢得以顯著的體現(xiàn)。改良型氧化溝工藝在具備原有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，又具備系統(tǒng)簡單、管理方便、節(jié)約能耗、節(jié)省占地、成本等優(yōu)點(diǎn)，這使得企業(yè)更加重視對氧化溝工藝，并且廣泛應(yīng)用在污水處理工程中。隨著科技的發(fā)展和社會的不斷進(jìn)步，污水處理工藝必將會得到進(jìn)一步的提高，使工藝流程更加完善。可以進(jìn)行相關(guān)提升方案的研究，如膜理論的應(yīng)用、深池水力條件和工藝性能的研究為降低工程造價(jià)、提高耐寒耐毒性能等提供了可能，使氧化溝工藝在污水處理中應(yīng)用得更為普遍。相關(guān)的科研人員應(yīng)該加大力度，集中研究提升污水處理工藝的最優(yōu)方法，在原有的工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改良加工，使氧化溝工藝成為污水處理技術(shù)中的中流砥柱，加強(qiáng)對氧化溝工藝的開發(fā)與研究，深入了解其工作原理，研制出最好的污水處理技術(shù)。

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作者簡介：段琦琦（1983-），男，安徽淮南人，供職于安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司，研究方向：污水處理工藝技術(shù)應(yīng)用和設(shè)備開發(fā)。

（責(zé)任編輯：王 波）