氧化沟:1.2 氧化沟的基本概念、原理和技术发展

1.2.1 氧化沟的基本概念和原理

氧化沟是活性污泥法的一种变型,其曝气池呈封闭的沟渠型,所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法,是一种首尾相连的循环流曝气沟渠。最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的,而是加以护坡处理的土沟渠,是间歇进水间歇曝气的,从这一点上来说,氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。

氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成,最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐扩大,它通常采用延时曝气,连续进出水,所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定,不需设置初沉池和污泥消化池,处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视,而且世界卫生组织(WHO)也非常重视。在美国已建成的污水处理厂有几百座,欧洲有上千座。在我国,氧化沟技术的研究和工程实践始于上一世纪70年代,氧化沟工艺以其经济简便的突出优势已成为中小型城市污水厂的首选工艺。

1.2.2 氧化沟技术的演变和发展

氧化沟工艺自诞生以来,其发展过程可分为四个阶段:

1.第一代氧化沟——Pasveer氧化沟

Pasveer氧化沟当时用来处理村镇的污水,服务人口只有340人。这是一种间歇流的处理厂,它把常规处理系统的四个主要内容合并在一个沟中完成,白天进水曝气,夜间用作沉淀池,其生化需氧量(BOD5)去除率达到97%,其结构简单,处理效果好。
采用卧式表面曝气机曝气及活塞流,每隔一段时间,Pasveer氧化沟的曝气机就需停下来,使沟内的污泥沉淀,排出处理后的出水。第一代氧化沟沟深1~2.5m,为了达到连续运行,Pasveer氧化沟发展的多种形式,设置了二沉池。这一阶段的氧化沟主要是延时曝气系统。

2.第二代氧化沟——规模型和用于处理工业废水

氧化沟因其简易、运行管理方便等优点,自60年代以来其数量和规模不断增长和扩大,处
理能力已从300人口当量发展到目前的1000万人口当量,处理对象也从处理生活污水发展到既能处理城市污水又能处理工业废水。图1.2为奥地利维也纳日处理7万吨污水的氧化沟。

维也纳并联型氧化沟

这期间,有相当多的工业废水也相继采用氧化沟技术进行处理的工程范例。
新一代氧化沟由于采用直径1米的曝气刷(Mammoth Rotor系由Passavant公司生产)和立式曝气器(DHV公司),使氧化沟的沟深逐步扩大。使用Mammoth Rotor沟深可达3.5m,沟宽可达20m。而使用立式曝气器的氧化沟,后来称为Carrousel氧化沟,沟深可达4.5m。这一阶段的氧化沟考虑到了硝化和反硝化。

3.第三代氧化沟——多样性发展

随着氧化沟技术的发展,人们从不同的角度对氧化沟作了深入细致的研究,出现了许多种新型的氧化沟,如:

  • DHV公司的Carrousel 2000型、Carrousel Dlenit型、DHV—EIMCO Carrousel氧化沟
  • 丹麦Kruger公司的双沟、三沟式氧化沟
  • 德国Passavant公司使用Mammoth Rotor的深型氧化沟
  • 美国Envirex公司的Orbal多环型氧化沟

这一阶段的氧化沟进一步考虑到了利用氧化沟进行除磷脱氮处理,许多新的概念被提出来,产生了许多新的设计方法。在这一时期,氧化沟出现不只是延时曝气低负荷系统,还出现了所谓“高负荷氧化沟”、“要求硝化的氧化沟”、“要求硝化反硝化及除磷的氧化沟”及“要求污泥稳定的氧化沟”等,还有许多的新的沟型出现。

4.第四代的氧化沟——曝气净化与污泥的沉淀分离一体化

80年代初期,美国最早提出将二沉淀池直接设置在氧化沟中的一体化概念,在短短的十几年中,这一概念在实际中得到迅速发展和应用,并显示出极为广阔的前景。所谓一体化氧化沟,就是充分利用氧化沟较大的容积和水面,在不影响氧化沟正常运行的情况下,通过改进氧化沟部分区域的结构或在沟内设置一定的装置,使泥水分离过程在氧化沟内完成。美国环境保护局将这一技术称之谓革新及可选择的(I/A)技术。

一体化氧化沟由于其中沉淀区结构形式及运行方式不同,有多种型式,例如:

  1. 带沟内分离器的一体化氧化沟(BMTS式)
  2. BMTS氧化沟示意图

  3. 船形一体化氧化沟
  4. 侧沟或中心岛式一体化氧化沟(中国)
  5. 交替曝气式氧化沟

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