卡魯塞爾氧化溝

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1、 一、 氧化溝簡介 活性污泥法是當(dāng)前世界各國應(yīng)用最廣的一種歷史悠久的二級(jí)生物處理流程，具有處理能力高，出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的活性污泥法存在基建費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)高，能耗大，管理也較復(fù)雜，易出現(xiàn)污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)。 近年，從下列幾點(diǎn)改革傳統(tǒng)的活性污泥法： 1. 簡化流程，壓縮基建費(fèi)； 2. 節(jié)約能耗，降低運(yùn)行費(fèi)； 3. 增強(qiáng)功能，改善出水水質(zhì)（在去除BOD5 、SS 的同時(shí)去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)）； 4. 簡化管理，保證穩(wěn)定運(yùn)行； 5. 減少污泥產(chǎn)量，簡化污泥的后處理。 其中氧化溝活性污泥法可以能滿足上述各點(diǎn)要求。 氧化溝（Oxidation

2、Ditch）是本世紀(jì)50 年代由荷蘭工程師發(fā)明的一種新型活性污泥法， 其曝氣池呈封閉的溝渠形，廢水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動(dòng)，因此被稱為“氧化溝”。實(shí)際上它是活性污泥法的一種變型，因?yàn)閺U水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道中不斷循環(huán)流動(dòng)，有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端的曝氣系統(tǒng)”。 二、 氧化溝的技術(shù)特征 1. 采用的處理流程 以氧化溝處理城市污水時(shí)，可不設(shè)初次沉淀池，懸浮狀有機(jī)物可在氧化溝中得到好氧穩(wěn)定，這比設(shè)初沉池及污泥穩(wěn)定池要經(jīng)濟(jì)。由于氧化溝所采用的污泥齡很長，其剩余污泥量少于一般活性污泥法，而且已經(jīng)得到好氧穩(wěn)定，不需再經(jīng)污泥消化處理。為防止無機(jī)沉渣在氧化溝中積累，

3、原污水應(yīng)先經(jīng)格柵及沉砂池預(yù)處理。 一般，氧化構(gòu)污水廠的處理流程中的二沉池可與曝氣池分建，也可與其合建，稱一體化氧化溝，此時(shí)可省去二沉池與污泥回流系統(tǒng)，但無法調(diào)節(jié)污泥回流量。 由此可見，氧化溝污水廠的處理流程比一般活性污泥法簡單得多。 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 2. 水流混合特征 從水流混合特征出發(fā)，可將活性污泥系統(tǒng)區(qū)分為推流式和完全混合式兩大類，氧化溝界于推流式和完全混合式之間，或者說基本上是完全混合式，同時(shí)又具有推流式的某些特征。水流在曝氣溝渠中的流速v 為0.3～0.5 米／秒。 可見，如果著眼于整個(gè)氧化溝，即以較長的時(shí)間間隔為觀察基礎(chǔ)，可以認(rèn)為氧化溝是一個(gè)完全混合池，其中的污水水質(zhì)

4、幾近一致，原水一進(jìn)入氧化溝，就會(huì)被幾十倍甚至上百倍的循環(huán)流量所稀釋，因此氧化溝和其它完全混合式的活性污泥系統(tǒng)一樣，適宜于處理高濃度有機(jī)廢水，能夠承受水量和水質(zhì)的沖擊負(fù)荷。 但如果著眼于氧化溝中的某一段，即以較短的時(shí)間間隔為觀察基礎(chǔ)，就可以發(fā)現(xiàn)某些推流式的特征。因?yàn)樵谘趸瘻现衅貧庋b置并不是沿池長均布而是只要裝在某幾處，在曝氣器下游附近地段，水流攪動(dòng)激烈，溶解氧濃度較高，但隨著與曝氣器距離的不斷增加，水流攪動(dòng)變緩，溶解氧濃度不斷減少，還可能出現(xiàn)缺氧區(qū)。這種水流攪動(dòng)情況和溶解氧濃度沿池長變化的特征，十分有利于活性污泥的生物凝聚作用。且可利用來進(jìn)行硝化、反硝化，達(dá)到生物脫氮的目的。 三、 氧化溝的

5、曝氣設(shè)備 1. 曝氣設(shè)備的功能有三： (1) 曝氣充氧； (2) 推動(dòng)水流作不停的循環(huán)流動(dòng)，防止活性污泥沉淀； (3) 攪拌水流，使有機(jī)物、微生物及氧三者充分混合、接觸。 2. 常用的氧化溝曝氣設(shè)備有兩大類: (1) 種類：刷或轉(zhuǎn)盤；表面曝氣機(jī)。 (2) 分類介紹 1) 水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤 調(diào)整轉(zhuǎn)速和浸沒深度，可改變其充氧量，適應(yīng)不同的工作條件。采用曝氣轉(zhuǎn)刷時(shí)，曝氣溝渠的水深一般不超過2.5m，但也有采用至3.0m 的。 2) 垂直軸表面曝氣機(jī) 主要特點(diǎn)：葉輪高度較大，上口呈敞開形，葉片呈旋轉(zhuǎn)雙曲面曲線。 因此它兼顧了充氧、推動(dòng)和強(qiáng)烈攪拌的作用。除具有較高的充氧動(dòng)力效

6、率外，尚具有較大的提升推動(dòng)能力，可增加氧化溝水深，縮小其占地面積，氧化溝水深達(dá)3.6～5.5m 。 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 因此，為保證氧化溝溝內(nèi)流速，這類表曝機(jī)不必另設(shè)推流設(shè)備；要注意的是調(diào)整表曝機(jī)充氧量宜用調(diào)整水位，而不宜調(diào)整外緣線速。 強(qiáng)烈攪拌能使活性污泥加速更新，提高生物處理效果。 3) 傘型（Simcar）表曝機(jī) 國內(nèi)生產(chǎn)的曝氣機(jī)葉輪葉片屬直板直線型的。它適用于表面曝氣池，能起到曝氣池充氧作用，不能滿足上述氧化溝的三個(gè)功能要求。這種表曝機(jī)葉片上口封閉，以避免攪拌水體向上飛濺。其他曝氣設(shè)備，諸如射流曝氣、鼓風(fēng)曝氣等也可用于氧化溝，但在應(yīng)用上比較少見。 四、 卡魯塞爾氧化溝 1

7、. 卡魯塞爾氧化溝簡介 卡魯塞爾氧化溝是60 年代末期由荷蘭DHV 公司研制成功的。是一個(gè)多溝串聯(lián)的系統(tǒng)，進(jìn)水與活性污泥混合后沿箭頭方向在溝內(nèi)作不停的循環(huán)流動(dòng)。卡魯塞爾氧化溝采用垂直安裝的低速表面曝氣機(jī)，每組溝渠安裝一個(gè)，均安設(shè)在一端，因此形成了靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和曝氣器上游以及外環(huán)的缺氧區(qū)。這不僅有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀，而且創(chuàng)造了良好的生物脫氮的環(huán)境。 如前所述，卡魯塞爾氧化溝由于采用了表面曝氣機(jī)，其水深可采用3.6～5.5m，溝內(nèi)水流速度約為0.3～0.5m/s。由于表曝機(jī)周圍的局部地區(qū)能量強(qiáng)度比傳統(tǒng)活性污泥法曝氣池中的強(qiáng)度高得多，因此氧的轉(zhuǎn)移效率大大提高。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較

8、低時(shí)，可以停止某些表曝機(jī)的運(yùn)行或降低水位，在保證水流攪拌混合循環(huán)流動(dòng)的前提下，節(jié)約能量消耗。其BOD5 去除率可達(dá)95～99％，脫氮效率可達(dá)90％，除磷效率約為70～80％，如配以投加鐵鹽，除磷效率可達(dá)95％。 主要問題是發(fā)現(xiàn)氧化溝中有污泥沉淀現(xiàn)象，最大積泥高度達(dá)1.0m 以上，并有污泥成團(tuán)上翻。說明推動(dòng)力尚不能滿足需要。此外，實(shí)際運(yùn)行的動(dòng)力費(fèi)用也較原設(shè)計(jì)值為高。 2. 卡魯塞爾氧化溝在城市污水處理中的應(yīng)用 在生物脫氮基本原理的基礎(chǔ)上，可以通過很多不同的工藝流程來實(shí)現(xiàn)硝化—反硝化反應(yīng)，并與有機(jī)物的去除過程相結(jié)合，同時(shí)達(dá)到降低BOD5 及脫氮的目的。 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 常見的生物脫氮

9、流程可以分為三類： (1) 多級(jí)污泥系統(tǒng)； (2) 單級(jí)污泥系統(tǒng)； (3) 生物膜系統(tǒng)。 其中多級(jí)污泥系統(tǒng)常被稱為傳統(tǒng)的生物脫氮流程。 單級(jí)污泥系統(tǒng)則可分為前置反硝化系統(tǒng)和交替工作系統(tǒng)兩種。 五、 脫氮工藝流程 1. 傳統(tǒng)三種生物脫氮工藝流程 (1) 有三級(jí)活性污泥系統(tǒng)的生物脫氮流程，在此流程中，去除BOD5 與氨化、硝化和反硝化反應(yīng)分別在三個(gè)池子中進(jìn)行并各有其獨(dú)立的回流傳泥系統(tǒng)。第一個(gè)曝氣池和第二個(gè)硝化池均應(yīng)維持好氧條件，第三個(gè)反硝化池則應(yīng)在缺氧條件下進(jìn)行，不曝氣，采用攪拌機(jī)維持污泥呈懸浮狀態(tài)并與廢水良好地混合。反硝化過程所需的碳源采用外加碳源甲醇。此流程可以得到相當(dāng)好的BO

10、D5 去除效果和脫氮效果。 其缺點(diǎn)是： 1) 流程長，構(gòu)筑物多，基建費(fèi)用很高； 2) 需要外加碳源，運(yùn)行費(fèi)貴； 3) 出水中往往殘留一定量的甲醇，形成BOD5 及COD。 (2) 上述流程的改進(jìn)，它將均為好氧環(huán)境的曝氣池和硝化池合二為一，因此使系統(tǒng)中曝氣池、沉淀池和回流污泥系統(tǒng)各減少了一個(gè)，但仍利用外加碳源。因此，其優(yōu)缺點(diǎn)與上述系統(tǒng)很相似。 (3) 流程改用跨越管將一部分原廢水引人反硝化池作碳源，以省去外加碳源，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，這樣做是可行的，利用原廢水作反硝化碳源，還減輕了去除BOD 的負(fù)荷，可謂一舉兩得。但此流程仍較復(fù)雜，出水的有機(jī)物濃度也不能保證十分理想。為了保證

11、出水中的有機(jī)物濃度和溶解氧能滿足要求，還有人提出在反硝化池后面增添一個(gè)曝氣池，顯然，這種流程可以提高出水水質(zhì)，但基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)也將相應(yīng)增加。 2. 前置反硝化的生物脫氮流程——A／O 流程 前置反硝化及回流的生物脫氮流程，通常簡稱為A／O 流程（其中A 為Anoxic 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ —缺氧，O 為Oxidation—氧化）。 A／O 流程的是，原廢水先經(jīng)缺氧池，再進(jìn)好氧池，并將好氧池的混合液和沉淀池的污泥同時(shí)回流至缺氧池，使缺氧池中既從原廢水中得到充足的有機(jī)物，又從回流的混合液中得到大量硝酸鹽，回流污泥則保證其微生物量，因此可在其中進(jìn)行反硝化反應(yīng)，然后再在好氧池中進(jìn)行BOD5

12、的進(jìn)一步降解和硝化作用。A／O 流程只有一個(gè)污泥系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中同時(shí)存在著分解有機(jī)物的異養(yǎng)菌群、反硝化菌群以及硝化細(xì)菌群?；旌系奈⑸锞航惶娴靥幱诤醚鹾腿毖醯沫h(huán)境中，有機(jī)物濃度高和低的條件下，將分別發(fā)揮其不同的作用。A／O 流程中的缺氧池和好氧池可以是兩個(gè)獨(dú)立的構(gòu)筑物，也可以合建在同一構(gòu)筑物內(nèi)，使用隔板將兩段分開。 顯而易見，與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程相比，A／O 工藝流程大大地簡化了，A／O 工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是： (1) 流程簡單，構(gòu)筑物少，基建費(fèi)用可大大節(jié)省； (2) 不需要外加碳源，以原廢水為碳源，可保證充分的反硝化反應(yīng)； (3) 好氧池設(shè)在缺氧池之后，可使反硝化殘留的有機(jī)污染物得

13、到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)； (4) 缺氧池在好氧池之前，一方面可減輕好氧池的有機(jī)負(fù)荷，另一方面也有利于控制污泥膨脹，反硝化過程中產(chǎn)生的堿度還可補(bǔ)償硝化過程對(duì)堿度的消耗。 六、 污水生物除磷工藝流程 據(jù)污水生物除磷原理，污水生物除磷的工藝流程一般是由厭氧池和好氧池組成的。 以下是兩種最常見的生物除磷工藝流程： 1. 污水生物除磷的A／O 流程 流程中第一個(gè)池子是厭氧池，回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭睾罂山逦杖コ徊糠萦袡C(jī)物，并釋放出大量磷，第二個(gè)池子是好氧池。廢水中有機(jī)物在其中得到氧化分解，同時(shí)污泥將大量攝取污水中的磷。 A／O 生物脫磷工藝的主要特點(diǎn)是： (1) 工藝流程簡單，不需投加

14、化學(xué)藥品； (2) 厭氧池設(shè)在好氧池之前，有利于抑制絲狀菌的生長，防止活性污泥的膨脹，且能減輕好氧的有機(jī)負(fù)荷； 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ (3) 一般采用的水力停留時(shí)間為，厭氧池1～2h 好氧池2～3h,污泥齡亦較短； (4) 排放的剩余污泥含P 量高； (5) 建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均較低。 由A／O 生物脫磷流程的工藝特性曲線可見，BOD5 在A和O兩段內(nèi)部有下降，但在A 段中，由于磷的厭氧釋放，P 的含量有升高，至O 段才有大幅度的下降。 A／O 生物脫磷工藝的問題是：除磷效果決定于剩余污泥排放時(shí)的溶解氧含量。如果排放污泥的溶解氧趨于缺氧、厭氧狀態(tài)，二沉池中難免有磷的釋放。 近年來，隨

15、著生物除磷技術(shù)的發(fā)展，為了提高除磷效果，除了保持二沉池有適當(dāng)溶解氧外，采用吸刮泥機(jī)排泥；同時(shí)排泥后采用一體化脫水機(jī)械盡快脫水而從脫水污泥中帶走磷，以提高除磷效率。采取這些措施后，城市污水處理的除磷率可以達(dá)到90％左右，出水含磷≤1mg/L。 2. 卡魯塞爾氧化溝生物除磷流程 A／O 系統(tǒng)的生物除磷工藝，卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)。我們只要把2000 型卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)工藝流程略加修改，就可實(shí)現(xiàn)類似的生物除磷的A／O 流程。對(duì)于氧化溝來說，混合液出流堰位置的布置十分重要?；旌弦撼隽魈帒?yīng)保持溶解氧不少于2mg/L。微生物在厭氧區(qū)充分釋放出水中的磷后，進(jìn)入氧化溝曝氣區(qū)迅速充氧。在高溶解氧條件下

16、微生物能在某一時(shí)間內(nèi)充分吸收磷?；旌弦哼M(jìn)入二沉池固液分離后采用刮吸泥機(jī)以較短的時(shí)間排出飽含磷的微生物剩余污泥，輸送至一體化脫水機(jī)立即脫水。盡量減少磷的釋放。這樣的過程，可以充分發(fā)揮出生物除磷的特點(diǎn)，一般除磷效率能達(dá)到90％以上。 需要說明，氧化溝的水力停留時(shí)間通常大于10h，好氧區(qū)名義水力停留時(shí)間遠(yuǎn)大于2h。但氧化溝保持溝內(nèi)平均流速0.25～0.3m/s。以0.25m/s 計(jì)，1 小時(shí)時(shí)間流動(dòng)達(dá)900m。故微生物在好氧區(qū)吸取磷實(shí)際時(shí)間較短，由于卡魯塞爾氧化溝專用曝氣機(jī)強(qiáng)大的攪拌混合作用和充氧能力，能夠彌補(bǔ)微生物在好氧區(qū)時(shí)間短的不足。 七、 著重于反硝化脫氮作用的卡魯塞爾氧化溝 2000

17、型卡魯塞爾氧化溝 請(qǐng)預(yù)覽后下載！ 根據(jù)A／O 流程脫氮原理，一種前置反硝化池的氧化溝同樣可以符合這個(gè)要求。近年來比較新穎的稱作2000型卡魯塞爾氧化溝的，實(shí)際上就是前置反硝化池的卡魯塞爾氧化溝。荷蘭DHV 公司提出的2000 型卡魯塞爾氧化溝在我國已在城市污水處理和工業(yè)廢水處理工程中多處應(yīng)用。 2000 型卡魯塞爾氧化溝設(shè)置了前置反硝化池后，與A／O 法原理一致。故這種氧化溝系統(tǒng)以可稱作具有A／O 功能的氧化溝。 一般認(rèn)為氧化溝內(nèi)本身可以形成好氧、缺氧和厭氧區(qū)段。我國《氧化溝設(shè)計(jì)規(guī)程》術(shù)語中提到：好氧區(qū)（Oxic zone）位于氧化溝的充氧段，水流攪動(dòng)激烈，溶解氧濃度不小于2mg/

18、L主要功能是降解有機(jī)物和進(jìn)行硝化反應(yīng)；缺氧區(qū)（Anoxic zone）位于氧化溝的非充氧段，溶解氧濃度為0.2～0.5mg/L。當(dāng)回流污泥中含有大量硝酸鹽、亞硝酸鹽并能得到充足的有機(jī)物時(shí)，便可在該區(qū)內(nèi)進(jìn)行脫氮反應(yīng)；厭氧區(qū)（Anaerobic zone）常設(shè)在氧化溝的進(jìn)水端部，一般單獨(dú)設(shè)置，溶解氧小于0.2mg/L。該區(qū)內(nèi)微生物能吸收有機(jī)物并釋放磷。 氧化溝設(shè)置前置反硝化池，實(shí)踐證明利用水流的速能可使氧化溝與前置反硝化池達(dá)到大流量回流。設(shè)置前置反硝化池將使構(gòu)造復(fù)雜，同時(shí)需要增加防止沉淀的攪拌措施。這樣會(huì)增加投資和動(dòng)力消耗，還可能產(chǎn)生沉積和增加運(yùn)行維護(hù)工作量?？斎麪栄趸瘻嫌捎谄錁?gòu)造特點(diǎn)及其專用

19、曝氣機(jī)的充氧、攪拌和推動(dòng)水流的功能，在氧化溝內(nèi)就可形成好氧區(qū)段和缺氧區(qū)段。 該氧化溝系統(tǒng)是具有反硝化作用的卡魯塞爾氧化溝。在氧化溝有相應(yīng)長度時(shí)，曝氣機(jī)下游至混合液出流堰，溶解氧降低使之保持在不小于2mg/L。這一區(qū)段屬于好氧區(qū)?；旌弦涸诤醚鯀^(qū)出流也有利于保持混合液在二沉池分離后的出水有一定的溶解氧。在出流堰以后布置污水進(jìn)水管和污泥回流管，由于進(jìn)水中有機(jī)物濃度高及回流污泥溶解氧濃度低，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。此時(shí)即形成了缺氧段。 卡魯塞爾氧化溝采用一臺(tái)或多臺(tái)曝氣機(jī)。當(dāng)只有一段好氧、缺氧過程時(shí)，其生物處理工藝過程與A／O 法一致，也與設(shè)有前置反硝化池的

20、氧化溝相當(dāng)。實(shí)踐證明，存在多段好氧、缺氧時(shí)，具有更良好的硝化（碳化）、反硝化作用。 這種布置的氧化溝系統(tǒng)比前置反硝化池氧化溝系統(tǒng)還要簡化，免去了前置反硝化池的水流水力條件差及另設(shè)攪拌器的麻煩。需要指出，免設(shè)推進(jìn)器的卡魯塞爾氧化溝要求使用水流推動(dòng)力大的氧化溝專用曝氣機(jī)。如果具有反硝化作用氧化溝的曝氣機(jī)多于一臺(tái)，并且在氧化溝的一端裝設(shè)曝氣機(jī)，其中中間溝槽的曝氣機(jī)上游亦會(huì)形成缺氧段。要免除中間溝槽的缺氧段，可以化溝兩端裝設(shè)曝氣機(jī)。實(shí)際使用檢測后表明，不必強(qiáng)調(diào)免除中間溝槽的缺氧段 （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正，謝謝!） 請(qǐng)預(yù)覽后下載！