氧化溝的工藝特色及應(yīng)用

氧化溝（OxidationDitch，OD）又稱為連續(xù)循環(huán)式反應(yīng)器（ContinuousLoopReactor，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。此后，氧化溝經(jīng)過廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，在污水處理中凸顯出其獨特的特色和優(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。 1. 氧化溝工藝的特色 氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，向反應(yīng)池中的物質(zhì)傳遞水平速度，從而使被攪動的液體在閉合式渠道中循環(huán)。 ① 具有推流式和完全混合式的特色，可有力地戰(zhàn)勝短流和提高緩沖能力 由于混合液在反應(yīng)池中循環(huán)流動，因此，在短期內(nèi)呈推流狀態(tài)，而在長期內(nèi)又呈混合狀態(tài)。同時，污水在溝內(nèi)的停留時間較長，這就要求溝內(nèi)有較大的循環(huán)流量，進入溝內(nèi)的污水立即被大量的循環(huán)液所混合稀釋，因此氧化溝既可杜絕短流又可以提供很大的稀釋倍數(shù)，從而提高緩沖能力，有很強的耐沖擊負(fù)荷能力，對不易降解的有機物也有不錯的處理能力。 ② 具有明顯的溶解氧濃度梯度，有利于形成硝化-反硝化的生物處理條件 混合液在曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧濃度較高，然后在循環(huán)流動中逐步下降，到下游區(qū)溶解氧濃度很低，基本上處于缺氧狀態(tài)，出現(xiàn)明顯的溶解氧濃度梯度，從而形成硝化-反硝化條件，有利于氮的去除，同時還可以通過反硝化很好地補充硝化過程當(dāng)中消耗的堿度。 ③ 功率密度不均勻分配有利于氧的傳質(zhì)、液體混合和污泥絮凝 傳統(tǒng)曝氣的功率密度一般僅為20－30瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒－1。這不僅有利于氧的傳遞和液體混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥顆粒。當(dāng)混合液經(jīng)平穩(wěn)的輸送區(qū)到達(dá)好氧區(qū)后期，平均速度梯度G小于30秒－1，污泥仍有再絮凝的機會，因而也能改善污泥的絮凝性能。 ④ 整體功率密度較低，節(jié)省能源 氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速，對于維持循環(huán)僅需戰(zhàn)勝沿程和彎道的水頭損失，因而氧化溝可比其他系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來維持混合液流動和活性污泥懸浮狀態(tài)。據(jù)國外的一些報道，氧化溝比常規(guī)的活性污泥法能耗下降20%－30%。 2. 氧化溝工藝的應(yīng)用類型 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），共計20多種的類型。 3. 氧化溝工藝的應(yīng)用缺點 ① 占地面積大 氧化溝是一種延時曝氣活性污泥法，負(fù)荷低，曝氣池的池容大，所需相關(guān)設(shè)備投資大，應(yīng)用受到場地、設(shè)備等限制。 ② 污泥易沉積 這是氧化溝工藝的最大問題，主要是由于氧化溝的表層曝氣方式產(chǎn)生的。由于氧化溝一般都采用表層曝氣器，且呈現(xiàn)不均勻分布，這樣就產(chǎn)生的不同的能量分區(qū)，在低能量區(qū)就會因混合液緩慢流容易形成污泥沉積。 ③ 易產(chǎn)生浮泥和漂泥等 在氧化溝工藝中，水力停留時間較長，發(fā)生高度的硝化作用，在二沉池中容易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生污泥上浮。同時，氧化溝的負(fù)荷低、泥齡長，使氧化溝內(nèi)活性污泥微生物大多處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，污泥老化，老化的污泥絮體易被曝氣打碎，從而在二沉池形成漂泥。 ④ 氧化溝好氧區(qū)和缺氧區(qū)的設(shè)計還不完善 目前仍然根據(jù)經(jīng)驗計算出所需好氧和缺氧區(qū)的總?cè)莘e，然后根據(jù)曝氣設(shè)備的數(shù)量在單溝中均勻分布。這樣，在單溝循環(huán)中容易造成好氧區(qū)和缺氧區(qū)的分布不合理，從而影響脫氮效果。 4. 氧化溝工藝的發(fā)展方向 從氧化溝的特色和運行方式可知，正是由于氧化溝的封閉環(huán)流和曝氣設(shè)備分散布置的特色，使其具有獨特的應(yīng)用優(yōu)勢和優(yōu)良穩(wěn)定的運行效果，可有效地達(dá)到去除有機物、SS及脫氮除磷效果，通過時空的合理安排使氧化溝的運行方式多種多樣、靈活多變，因而被廣泛應(yīng)用于城市污水或工業(yè)廢水處理。 針對氧化溝工藝存在的問題和不足，目前，氧化溝工藝的研究應(yīng)著重于: ① 制定氧化溝分區(qū)設(shè)計計算方法，建立合理分區(qū)優(yōu)化供氧，提高脫氮除磷效果； ② 開發(fā)研制新型曝氣設(shè)備，提高氧利用率； ③ 改善曝氣充氧和推進水流的關(guān)系，完善運行效果和下降能耗； ④ 改進溝渠類型，使運行工藝簡單化、集成化、自動化； ⑤ 開發(fā)氧化溝組合工藝，如AB工藝型氧化溝、生物膜氧化溝或采用高負(fù)荷氧化溝等工藝以深入推進其在工業(yè)廢水處理中的廣泛應(yīng)用。