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1.1 氧化沟工艺基本原理和主要设计参数 氧化沟又名氧化渠,因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动,因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长,有机负荷低,其本质上属于延时曝气系统。以下为一般氧化沟法的主要设计参数: 水力停留时间:10-40小时; 污泥龄:一般大于20天; 有机负荷:0.05-0.15kgBOD5/(kgMLSS.d); 容积负荷:0.2-0.4kgBOD5/(m3.d); 活性污泥浓度:2000-6000mg/l; 沟内平均流速:0.3-0.5m/s 1.2 氧化沟的技术特点: 氧化沟利用连续环式反应池(Cintinuous Loop Reator,简称CLR)作生物反应池,混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环,氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置,向反应池中的物质传递水平速度,从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。 氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成,沟体的平面形状一般呈环形,也可以是长方形、L形、圆形或其他形状,沟端面形状多为矩形和梯形。 氧化沟法由于具有较长的水力停留时间,较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法,可以省略调节池,初沉池,污泥消化池,有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果,这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置,是式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性: 1) 氧化沟结合推流和完全混合的特点,有力于克服短流和提高缓冲能力,通常在氧化沟曝气区上游安排入流,在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散,混合液再次围绕CLR继续循环。这样,氧化沟在短期内(如一个循环)呈推流状态,而在长期内(如多次循环)又呈混合状态。这两者的结合,即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流,又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积,必须保证沟内足够的流速(一般平均流速大于0.3m/s),而污水在沟内的停留时间又较长,这就要求沟内由较大的循环流量(一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍),进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释,因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力,对不易降解的有机物也有较好的处理能力。 2) 氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度,特别适用于硝化-反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的,而液体流动却保持着推流前进,其曝气装置是定位的,因此,混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高,然后沿沟长逐步下降,出现明显的浓度梯度,到下游区溶解氧浓度就很低,基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化-反硝化工艺,不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量,而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。 3) 氧化沟沟内功率密度的不均匀配备,有利于氧的传质,液体混合和污泥絮凝。传统曝气的功率密度一般仅为20-30瓦/米3,平均速度梯度G大于100秒-1。这不仅有利于氧的传递和液体混合,而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期,平均速度梯度G小于30秒-1,污泥仍有再絮凝的机会,因而也能改善污泥的絮凝性能。 4) 氧化沟的整体功率密度较低,可节约能源。氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速,对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失,因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外的一些报道,氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低20%-30%。 另外,据国内外统计资料显示,与其他污水生物处理方法相比,氧化沟具有处理流程简单,超作管理方便;出水水质好,工艺可靠性强;基建投资省,运行费用低等特点。 1.3 氧化沟技术的发展 自1920年英国sheffield建立的污水厂成为氧化沟技术先驱以来,氧化沟技术一直在不断的发展和完善。其技术方面的提高是在两个方面同时展开的:一是工艺的改良;二是曝气设备的革新。
氧化沟又名氧化渠,实际上它是活性污泥法的一种变型。因为废水和活性污泥的混合液在环状的曝气沟渠中不断循环流动,有人称其为“循环曝气池”、“无终端的曝气系统”。早在1920年,Haworth研制的桨板式曝气机应用于英国Shefiidd的Tynsley污水处理厂,该处理厂被认为是现代氧化沟的先驱,但当时尚未出现“氧化沟”一词。得到公认的第一座氧化沟污水处理厂建于1954年,它是由A.Pasveer博士设计的,在荷兰的Voorshopcn市投入使用,服务人口为360人,从此以后才有了“氧化沟”这一专用术语。其运行方式为间歇运行,将曝气净化、泥水分离和污泥稳定等过程集于一体。由于Pasveer博士的贡献,这项技术又被称为Pasveer沟。从本质上讲,氧化沟属于活性污泥改良法的延时曝气法范畴。但与通常的延时曝气法有所不同,氧化沟中污泥的SRT长,尽可能使污泥浓度在沟中保持高些,以高MISS运行。因此,那些比增殖速度小的微生物便能够生息,特别是硝化细菌占优势,使氧化沟中的硝化反应能显著进行。另外,长的SRT使剩余污泥量少且已好氧稳定,可不需要污泥的消化处理。氧化沟处理系统的基本特征是曝气池呈封闭式沟渠形,它使用一种带方向控制的曝气和搅动装置,一方面向混合液中充氧,另一方面向反应池中的物质传递水平速度,使污水和活性污泥的混合液在沟内作不停的循环流动。从反应器的观点看,氧化沟属于一种独具特色的连续环式反应器(CLR)。由于氧化沟巧妙地结合了连续式反应器和曝气设备特定的定位布置,使氧化沟具有若干与众不同的特性: (1)氧化沟结合推流和完全混合的特点,有利于克服短流和提高缓冲能力; (2)氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度,特别适用于硝化反硝化生物处理工艺; (3)氧化沟功率密度的不均匀分配,有利于氧的传递、液体混合和污泥絮凝; (4)氧化沟的整体体积功率密度低,可节省能量。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/08/200908052250_164149_1605728_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/08/200908052250_164148_1605728_3.jpg[/img]
脱氮效果:奥贝尔氧化沟通过调节曝气强度,在外沟道和内沟道之间创建了好氧和缺氧区域。在好氧条件下,氨氮通过硝化作用转化为硝酸盐;在缺氧区域,通过反硝化作用,硝酸盐被还原为氮气,从而实现氮的去除。这种设计有助于提高硝化和反硝化的效率,进而提高总氮的去除率。除磷效果:系统中的聚磷菌在厌氧或缺氧环境下释放磷,在随后的好氧或缺氧条件下过量吸收磷。通过调整沟渠内的溶解氧(DO)水平和水流方向,可以优化这一过程,促进磷的有效去除。内沟道通常维持较高的DO浓度,以促进磷的吸收,而外沟道则可能用于创造利于磷释放的厌氧或缺氧环境。