卡鲁塞尔氧化沟(8页).doc

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1、-一、 氧化沟简介活性污泥法是当前世界各国应用最广的一种历史悠久的二级生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好等优点。但传统的活性污泥法存在基建费、运行费高，能耗大，管理也较复杂，易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题，且不能去除氮、磷等无机营养物质。近年，从下列几点改革传统的活性污泥法：1. 简化流程，压缩基建费；2. 节约能耗，降低运行费；3. 增强功能，改善出水水质（在去除BOD5 、SS 的同时去除氮、磷等营养物质）；4. 简化管理，保证稳定运行；5. 减少污泥产量，简化污泥的后处理。其中氧化沟活性污泥法可以能满足上述各点要求。氧化沟（Oxidation Ditch）是本世纪50 年代由荷兰工

2、程师发明的一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”。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渠道中不断循环流动，有人称其为“循环曝气池”、“无终端的曝气系统”。二、 氧化沟的技术特征1. 采用的处理流程以氧化沟处理城市污水时，可不设初次沉淀池，悬浮状有机物可在氧化沟中得到好氧稳定，这比设初沉池及污泥稳定池要经济。由于氧化沟所采用的污泥龄很长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法，而且已经得到好氧稳定，不需再经污泥消化处理。为防止无机沉渣在氧化沟中积累，原污水应先经格栅及沉砂池预处理。一般，氧化构污水厂的处

3、理流程中的二沉池可与曝气池分建，也可与其合建，称一体化氧化沟，此时可省去二沉池与污泥回流系统，但无法调节污泥回流量。由此可见，氧化沟污水厂的处理流程比一般活性污泥法简单得多。2. 水流混合特征从水流混合特征出发，可将活性污泥系统区分为推流式和完全混合式两大类，氧化沟界于推流式和完全混合式之间，或者说基本上是完全混合式，同时又具有推流式的某些特征。水流在曝气沟渠中的流速v 为0.30.5 米秒。可见，如果着眼于整个氧化沟，即以较长的时间间隔为观察基础，可以认为氧化沟是一个完全混合池，其中的污水水质几近一致，原水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环流量所稀释，因此氧化沟和其它完全混合式的活性

4、污泥系统一样，适宜于处理高浓度有机废水，能够承受水量和水质的冲击负荷。但如果着眼于氧化沟中的某一段，即以较短的时间间隔为观察基础，就可以发现某些推流式的特征。因为在氧化沟中曝气装置并不是沿池长均布而是只要装在某几处，在曝气器下游附近地段，水流搅动激烈，溶解氧浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加，水流搅动变缓，溶解氧浓度不断减少，还可能出现缺氧区。这种水流搅动情况和溶解氧浓度沿池长变化的特征，十分有利于活性污泥的生物凝聚作用。且可利用来进行硝化、反硝化，达到生物脱氮的目的。三、 氧化沟的曝气设备1. 曝气设备的功能有三：(1) 曝气充氧；(2) 推动水流作不停的循环流动，防止活性污泥沉淀；(3

5、) 搅拌水流，使有机物、微生物及氧三者充分混合、接触。2. 常用的氧化沟曝气设备有两大类:(1) 种类：刷或转盘；表面曝气机。(2) 分类介绍1) 水平轴曝气转刷或转盘调整转速和浸没深度，可改变其充氧量，适应不同的工作条件。采用曝气转刷时，曝气沟渠的水深一般不超过2.5m，但也有采用至3.0m 的。2) 垂直轴表面曝气机主要特点：叶轮高度较大，上口呈敞开形，叶片呈旋转双曲面曲线。因此它兼顾了充氧、推动和强烈搅拌的作用。除具有较高的充氧动力效率外，尚具有较大的提升推动能力，可增加氧化沟水深，缩小其占地面积，氧化沟水深达3.65.5m 。因此，为保证氧化沟沟内流速，这类表曝机不必另设推流设备；要注

6、意的是调整表曝机充氧量宜用调整水位，而不宜调整外缘线速。强烈搅拌能使活性污泥加速更新，提高生物处理效果。3) 伞型（Simcar）表曝机国内生产的曝气机叶轮叶片属直板直线型的。它适用于表面曝气池，能起到曝气池充氧作用，不能满足上述氧化沟的三个功能要求。这种表曝机叶片上口封闭，以避免搅拌水体向上飞溅。其他曝气设备，诸如射流曝气、鼓风曝气等也可用于氧化沟，但在应用上比较少见。四、 卡鲁塞尔氧化沟1. 卡鲁塞尔氧化沟简介卡鲁塞尔氧化沟是60 年代末期由荷兰DHV 公司研制成功的。是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气机，每

7、组沟渠安装一个，均安设在一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀，而且创造了良好的生物脱氮的环境。如前所述，卡鲁塞尔氧化沟由于采用了表面曝气机，其水深可采用3.65.5m，沟内水流速度约为0.30.5m/s。由于表曝机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥法曝气池中的强度高得多，因此氧的转移效率大大提高。当有机负荷较低时，可以停止某些表曝机的运行或降低水位，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。其BOD5 去除率可达9599，脱氮效率可达90，除磷效率约为7080，如配以投加铁盐，除磷效率可达95。主要问题是发现氧化

8、沟中有污泥沉淀现象，最大积泥高度达1.0m 以上，并有污泥成团上翻。说明推动力尚不能满足需要。此外，实际运行的动力费用也较原设计值为高。2. 卡鲁塞尔氧化沟在城市污水处理中的应用在生物脱氮基本原理的基础上，可以通过很多不同的工艺流程来实现硝化反硝化反应，并与有机物的去除过程相结合，同时达到降低BOD5 及脱氮的目的。常见的生物脱氮流程可以分为三类：(1) 多级污泥系统；(2) 单级污泥系统；(3) 生物膜系统。其中多级污泥系统常被称为传统的生物脱氮流程。单级污泥系统则可分为前置反硝化系统和交替工作系统两种。五、 脱氮工艺流程1. 传统三种生物脱氮工艺流程(1) 有三级活性污泥系统的生物脱氮流程

9、，在此流程中，去除BOD5 与氨化、硝化和反硝化反应分别在三个池子中进行并各有其独立的回流传泥系统。第一个曝气池和第二个硝化池均应维持好氧条件，第三个反硝化池则应在缺氧条件下进行，不曝气，采用搅拌机维持污泥呈悬浮状态并与废水良好地混合。反硝化过程所需的碳源采用外加碳源甲醇。此流程可以得到相当好的BOD5 去除效果和脱氮效果。其缺点是：1) 流程长，构筑物多，基建费用很高；2) 需要外加碳源，运行费贵；3) 出水中往往残留一定量的甲醇，形成BOD5 及COD。(2) 上述流程的改进，它将均为好氧环境的曝气池和硝化池合二为一，因此使系统中曝气池、沉淀池和回流污泥系统各减少了一个，但仍利用外加碳源。

10、因此，其优缺点与上述系统很相似。(3) 流程改用跨越管将一部分原废水引人反硝化池作碳源，以省去外加碳源，节约运行费用。运行经验证明，这样做是可行的，利用原废水作反硝化碳源，还减轻了去除BOD 的负荷，可谓一举两得。但此流程仍较复杂，出水的有机物浓度也不能保证十分理想。为了保证出水中的有机物浓度和溶解氧能满足要求，还有人提出在反硝化池后面增添一个曝气池，显然，这种流程可以提高出水水质，但基建费和运行费也将相应增加。2. 前置反硝化的生物脱氮流程AO 流程前置反硝化及回流的生物脱氮流程，通常简称为AO 流程（其中A 为Anoxic缺氧，O 为Oxidation氧化）。AO 流程的是，原废水先经缺氧

11、池，再进好氧池，并将好氧池的混合液和沉淀池的污泥同时回流至缺氧池，使缺氧池中既从原废水中得到充足的有机物，又从回流的混合液中得到大量硝酸盐，回流污泥则保证其微生物量，因此可在其中进行反硝化反应，然后再在好氧池中进行BOD5 的进一步降解和硝化作用。AO 流程只有一个污泥系统，在此系统中同时存在着分解有机物的异养菌群、反硝化菌群以及硝化细菌群。混合的微生物菌群交替地处于好氧和缺氧的环境中，有机物浓度高和低的条件下，将分别发挥其不同的作用。AO 流程中的缺氧池和好氧池可以是两个独立的构筑物，也可以合建在同一构筑物内，使用隔板将两段分开。显而易见，与传统的生物脱氮工艺流程相比，AO 工艺流程大大地简

12、化了，AO 工艺的主要优点是：(1) 流程简单，构筑物少，基建费用可大大节省；(2) 不需要外加碳源，以原废水为碳源，可保证充分的反硝化反应；(3) 好氧池设在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质；(4) 缺氧池在好氧池之前，一方面可减轻好氧池的有机负荷，另一方面也有利于控制污泥膨胀，反硝化过程中产生的碱度还可补偿硝化过程对碱度的消耗。六、 污水生物除磷工艺流程据污水生物除磷原理，污水生物除磷的工艺流程一般是由厌氧池和好氧池组成的。以下是两种最常见的生物除磷工艺流程：1. 污水生物除磷的AO 流程流程中第一个池子是厌氧池，回流污泥进入厌氧池后可藉吸收去除一部份有机

13、物，并释放出大量磷，第二个池子是好氧池。废水中有机物在其中得到氧化分解，同时污泥将大量摄取污水中的磷。AO 生物脱磷工艺的主要特点是：(1) 工艺流程简单，不需投加化学药品；(2) 厌氧池设在好氧池之前，有利于抑制丝状菌的生长，防止活性污泥的膨胀，且能减轻好氧的有机负荷；(3) 一般采用的水力停留时间为，厌氧池12h 好氧池23h,污泥龄亦较短；(4) 排放的剩余污泥含P 量高；(5) 建设费和运行费均较低。由AO 生物脱磷流程的工艺特性曲线可见，BOD5 在A和O两段内部有下降，但在A 段中，由于磷的厌氧释放，P 的含量有升高，至O 段才有大幅度的下降。AO 生物脱磷工艺的问题是：除磷效果决

14、定于剩余污泥排放时的溶解氧含量。如果排放污泥的溶解氧趋于缺氧、厌氧状态，二沉池中难免有磷的释放。近年来，随着生物除磷技术的发展，为了提高除磷效果，除了保持二沉池有适当溶解氧外，采用吸刮泥机排泥；同时排泥后采用一体化脱水机械尽快脱水而从脱水污泥中带走磷，以提高除磷效率。采取这些措施后，城市污水处理的除磷率可以达到90左右，出水含磷1mg/L。2. 卡鲁塞尔氧化沟生物除磷流程AO 系统的生物除磷工艺，卡鲁塞尔氧化沟系统也可实现。我们只要把2000 型卡鲁塞尔氧化沟系统工艺流程略加修改，就可实现类似的生物除磷的AO 流程。对于氧化沟来说，混合液出流堰位置的布置十分重要。混合液出流处应保持溶解氧不少于

15、2mg/L。微生物在厌氧区充分释放出水中的磷后，进入氧化沟曝气区迅速充氧。在高溶解氧条件下微生物能在某一时间内充分吸收磷。混合液进入二沉池固液分离后采用刮吸泥机以较短的时间排出饱含磷的微生物剩余污泥，输送至一体化脱水机立即脱水。尽量减少磷的释放。这样的过程，可以充分发挥出生物除磷的特点，一般除磷效率能达到90以上。需要说明，氧化沟的水力停留时间通常大于10h，好氧区名义水力停留时间远大于2h。但氧化沟保持沟内平均流速0.250.3m/s。以0.25m/s 计，1 小时时间流动达900m。故微生物在好氧区吸取磷实际时间较短，由于卡鲁塞尔氧化沟专用曝气机强大的搅拌混合作用和充氧能力，能够弥补微生物

16、在好氧区时间短的不足。七、 着重于反硝化脱氮作用的卡鲁塞尔氧化沟2000 型卡鲁塞尔氧化沟根据AO 流程脱氮原理，一种前置反硝化池的氧化沟同样可以符合这个要求。近年来比较新颖的称作2000型卡鲁塞尔氧化沟的，实际上就是前置反硝化池的卡鲁塞尔氧化沟。荷兰DHV 公司提出的2000 型卡鲁塞尔氧化沟在我国已在城市污水处理和工业废水处理工程中多处应用。2000 型卡鲁塞尔氧化沟设置了前置反硝化池后，与AO 法原理一致。故这种氧化沟系统以可称作具有AO 功能的氧化沟。一般认为氧化沟内本身可以形成好氧、缺氧和厌氧区段。我国氧化沟设计规程术语中提到：好氧区（Oxic zone）位于氧化沟的充氧段，水流搅动

17、激烈，溶解氧浓度不小于2mg/L主要功能是降解有机物和进行硝化反应；缺氧区（Anoxic zone）位于氧化沟的非充氧段，溶解氧浓度为0.20.5mg/L。当回流污泥中含有大量硝酸盐、亚硝酸盐并能得到充足的有机物时，便可在该区内进行脱氮反应；厌氧区（Anaerobic zone）常设在氧化沟的进水端部，一般单独设置，溶解氧小于0.2mg/L。该区内微生物能吸收有机物并释放磷。氧化沟设置前置反硝化池，实践证明利用水流的速能可使氧化沟与前置反硝化池达到大流量回流。设置前置反硝化池将使构造复杂，同时需要增加防止沉淀的搅拌措施。这样会增加投资和动力消耗，还可能产生沉积和增加运行维护工作量。卡鲁塞尔氧化

18、沟由于其构造特点及其专用曝气机的充氧、搅拌和推动水流的功能，在氧化沟内就可形成好氧区段和缺氧区段。该氧化沟系统是具有反硝化作用的卡鲁塞尔氧化沟。在氧化沟有相应长度时，曝气机下游至混合液出流堰，溶解氧降低使之保持在不小于2mg/L。这一区段属于好氧区。混合液在好氧区出流也有利于保持混合液在二沉池分离后的出水有一定的溶解氧。在出流堰以后布置污水进水管和污泥回流管，由于进水中有机物浓度高及回流污泥溶解氧浓度低，很快消耗混合液流中的溶解氧，在某一下游段溶解氧降至0.5mg/L。此时即形成了缺氧段。卡鲁塞尔氧化沟采用一台或多台曝气机。当只有一段好氧、缺氧过程时，其生物处理工艺过程与AO 法一致，也与设有前置反硝化池的氧化沟相当。实践证明，存在多段好氧、缺氧时，具有更良好的硝化（碳化）、反硝化作用。这种布置的氧化沟系统比前置反硝化池氧化沟系统还要简化，免去了前置反硝化池的水流水力条件差及另设搅拌器的麻烦。需要指出，免设推进器的卡鲁塞尔氧化沟要求使用水流推动力大的氧化沟专用曝气机。如果具有反硝化作用氧化沟的曝气机多于一台，并且在氧化沟的一端装设曝气机，其中中间沟槽的曝气机上游亦会形成缺氧段。要免除中间沟槽的缺氧段，可以化沟两端装设曝气机。实际使用检测后表明，不必强调免除中间沟槽的缺氧段-第 7 页-