卡魯塞爾氧化溝

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1、 一、 氧化溝簡介 活性污泥法是當前世界各國應用最廣的一種歷史悠久的二級生物處理流程，具有處理能力高，出水水質(zhì)好等優(yōu)點。但傳統(tǒng)的活性污泥法存在基建費、運行費高，能耗大，管理也較復雜，易出現(xiàn)污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機營養(yǎng)物質(zhì)。 近年，從下列幾點改革傳統(tǒng)的活性污泥法： 1. 簡化流程，壓縮基建費； 2. 節(jié)約能耗，降低運行費； 3. 增強功能，改善出水水質(zhì)（在去除BOD5 、SS 的同時去除氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)）； 4. 簡化管理，保證穩(wěn)定運行； 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要求。 氧化溝（Oxidation

2、Ditch）是本世紀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，因此被稱為“氧化溝”。實際上它是活性污泥法的一種變型，因為廢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，有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端的曝氣系統(tǒng)”。 二、 氧化溝的技術特征 1. 采用的處理流程 以氧化溝處理城市污水時，可不設初次沉淀池，懸浮狀有機物可在氧化溝中得到好氧穩(wěn)定，這比設初沉池及污泥穩(wěn)定池要經(jīng)濟。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。為防止無機沉渣在氧化溝中積累，

3、原污水應先經(jīng)格柵及沉砂池預處理。 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。 請預覽后下載！ 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，如果著眼于整個氧化溝，即以較長的時間間隔為觀察基礎，可以認為氧化溝是一個完全混合池，其中的污水水質(zhì)

4、幾近一致，原水一進入氧化溝，就會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廢水，能夠承受水量和水質(zhì)的沖擊負荷。 但如果著眼于氧化溝中的某一段，即以較短的時間間隔為觀察基礎，就可以發(fā)現(xiàn)某些推流式的特征。因為在氧化溝中曝氣裝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。且可利用來進行硝化、反硝化，達到生物脫氮的目的。 三、 氧化溝的

5、曝氣設備 1. 曝氣設備的功能有三： (1) 曝氣充氧； (2) 推動水流作不停的循環(huán)流動，防止活性污泥沉淀； (3) 攪拌水流，使有機物、微生物及氧三者充分混合、接觸。 2. 常用的氧化溝曝氣設備有兩大類: (1) 種類：刷或轉(zhuǎn)盤；表面曝氣機。 (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，適應不同的工作條件。采用曝氣轉(zhuǎn)刷時，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 主要特點：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、推動和強烈攪拌的作用。除具有較高的充氧動力效

6、率外，尚具有較大的提升推動能力，可增加氧化溝水深，縮小其占地面積，氧化溝水深達3.6～5.5m 。 請預覽后下載！ 因此，為保證氧化溝溝內(nèi)流速，這類表曝機不必另設推流設備；要注意的是調(diào)整表曝機充氧量宜用調(diào)整水位，而不宜調(diào)整外緣線速。 強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 國內(nèi)生產(chǎn)的曝氣機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功能要求。這種表曝機葉片上口封閉，以避免攪拌水體向上飛濺。其他曝氣設備，諸如射流曝氣、鼓風曝氣等也可用于氧化溝，但在應用上比較少見。 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。是一個多溝串聯(lián)的系統(tǒng)，進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?？斎麪栄趸瘻喜捎么怪卑惭b的低速表面曝氣機，每組溝渠安裝一個，均安設在一端，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，其水深可采用3.6～5.5m，溝內(nèi)水流速度約為0.3～0.5m/s。由于表曝機周圍的局部地區(qū)能量強度比傳統(tǒng)活性污泥法曝氣池中的強度高得多，因此氧的轉(zhuǎn)移效率大大提高。當有機負荷較

8、低時，可以停止某些表曝機的運行或降低水位，在保證水流攪拌混合循環(huán)流動的前提下，節(jié)約能量消耗。其BOD5 去除率可達95～99％，脫氮效率可達90％，除磷效率約為70～80％，如配以投加鐵鹽，除磷效率可達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1.0m 以上，并有污泥成團上翻。說明推動力尚不能滿足需要。此外，實際運行的動力費用也較原設計值為高。 2. 卡魯塞爾氧化溝在城市污水處理中的應用 在生物脫氮基本原理的基礎上，可以通過很多不同的工藝流程來實現(xiàn)硝化—反硝化反應，并與有機物的去除過程相結(jié)合，同時達到降低BOD5 及脫氮的目的。 請預覽后下載！ 常見的生物脫氮

9、流程可以分為三類： (1) 多級污泥系統(tǒng)； (2) 單級污泥系統(tǒng)； (3) 生物膜系統(tǒng)。 其中多級污泥系統(tǒng)常被稱為傳統(tǒng)的生物脫氮流程。 單級污泥系統(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、硝化和反硝化反應分別在三個池子中進行并各有其獨立的回流傳泥系統(tǒng)。第一個曝氣池和第二個硝化池均應維持好氧條件，第三個反硝化池則應在缺氧條件下進行，不曝氣，采用攪拌機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好的BO

10、D5 去除效果和脫氮效果。 其缺點是： 1) 流程長，構(gòu)筑物多，基建費用很高； 2) 需要外加碳源，運行費貴； 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，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，但仍利用外加碳源。因此，其優(yōu)缺點與上述系統(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)約運行費用。運行經(jīng)驗證明，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 的負荷，可謂一舉兩得。但此流程仍較復雜，出水的有機物濃度也不能保證十分理想。為了保證

11、出水中的有機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曝氣池，顯然，這種流程可以提高出水水質(zhì)，但基建費和運行費也將相應增加。 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 請預覽后下載！ —缺氧，O 為Oxidation—氧化）。 A／O 流程的是，原廢水先經(jīng)缺氧池，再進好氧池，并將好氧池的混合液和沉淀池的污泥同時回流至缺氧池，使缺氧池中既從原廢水中得到充足的有機物，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，因此可在其中進行反硝化反應，然后再在好氧池中進行BOD5

12、的進一步降解和硝化作用。A／O 流程只有一個污泥系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中同時存在著分解有機物的異養(yǎng)菌群、反硝化菌群以及硝化細菌群。混合的微生物菌群交替地處于好氧和缺氧的環(huán)境中，有機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獨立的構(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)點是： (1) 流程簡單，構(gòu)筑物少，基建費用可大大節(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； (3) 好氧池設在缺氧池之后，可使反硝化殘留的有機污染物得

13、到進一步去除，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負荷，另一方面也有利于控制污泥膨脹，反硝化過程中產(chǎn)生的堿度還可補償硝化過程對堿度的消耗。 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 流程中第一個池子是厭氧池，回流污泥進入?yún)捬醭睾罂山逦杖コ徊糠萦袡C物，并釋放出大量磷，第二個池子是好氧池。廢水中有機物在其中得到氧化分解，同時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是： (1) 工藝流程簡單，不需投加

14、化學藥品； (2) 厭氧池設在好氧池之前，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負荷； 請預覽后下載！ (3) 一般采用的水力停留時間為，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) 建設費和運行費均較低。 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、著生物除磷技術的發(fā)展，為了提高除磷效果，除了保持二沉池有適當溶解氧外，采用吸刮泥機排泥；同時排泥后采用一體化脫水機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，就可實現(xiàn)類似的生物除磷的A／O 流程。對于氧化溝來說，混合液出流堰位置的布置十分重要。混合液出流處應保持溶解氧不少于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、微生物能在某一時間內(nèi)充分吸收磷?；旌弦哼M入二沉池固液分離后采用刮吸泥機以較短的時間排出飽含磷的微生物剩余污泥，輸送至一體化脫水機立即脫水。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，一般除磷效率能達到90％以上。 需要說明，氧化溝的水力停留時間通常大于10h，好氧區(qū)名義水力停留時間遠大于2h。但氧化溝保持溝內(nèi)平均流速0.25～0.3m/s。以0.25m/s 計，1 小時時間流動達900m。故微生物在好氧區(qū)吸取磷實際時間較短，由于卡魯塞爾氧化溝專用曝氣機強大的攪拌混合作用和充氧能力，能夠彌補微生物在好氧區(qū)時間短的不足。 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 請預覽后下載！ 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要求。近年來比較新穎的稱作2000型卡魯塞爾氧化溝的，實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用。 2000 型卡魯塞爾氧化溝設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《氧化溝設計規(guī)程》術語中提到：好氧區(qū)（Oxic zone）位于氧化溝的充氧段，水流攪動激烈，溶解氧濃度不小于2mg/

18、L主要功能是降解有機物和進行硝化反應；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物時，便可在該區(qū)內(nèi)進行脫氮反應；厭氧區(qū)（Anaerobic zone）常設在氧化溝的進水端部，一般單獨設置，溶解氧小于0.2mg/L。該區(qū)內(nèi)微生物能吸收有機物并釋放磷。 氧化溝設置前置反硝化池，實踐證明利用水流的速能可使氧化溝與前置反硝化池達到大流量回流。設置前置反硝化池將使構(gòu)造復雜，同時需要增加防止沉淀的攪拌措施。這樣會增加投資和動力消耗，還可能產(chǎn)生沉積和增加運行維護工作量?？斎麪栄趸瘻嫌捎谄錁?gòu)造特點及其專用

19、曝氣機的充氧、攪拌和推動水流的功能，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。在氧化溝有相應長度時，曝氣機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水管和污泥回流管，由于進水中有機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。此時即形成了缺氧段。 卡魯塞爾氧化溝采用一臺或多臺曝氣機。當只有一段好氧、缺氧過程時，其生物處理工藝過程與A／O 法一致，也與設有前置反硝化池的

20、氧化溝相當。實踐證明，存在多段好氧、缺氧時，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攪拌器的麻煩。需要指出，免設推進器的卡魯塞爾氧化溝要求使用水流推動力大的氧化溝專用曝氣機。如果具有反硝化作用氧化溝的曝氣機多于一臺，并且在氧化溝的一端裝設曝氣機，其中中間溝槽的曝氣機上游亦會形成缺氧段。要免除中間溝槽的缺氧段，可以化溝兩端裝設曝氣機。實際使用檢測后表明，不必強調(diào)免除中間溝槽的缺氧段 （注：可編輯下載，若有不當之處，請指正，謝謝!） 請預覽后下載！