DOI:10.13989/ki.0517-6611.2011.23.073
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39（23） ：14288 － 14291
责任编辑 姜丽 责任校对 卢瑶
氧化沟的优缺点及发展应用型式
郭昌梓1，2 ，程 飞2 ，陈雪梅2
（ 1． 西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安 710055； 2． 陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安 710021）
The Advantages and Disadvantages and Developmental Operation Mode of Oxidation Ditch GUO Chang-zi et al （ Environment and Municipal Engineering College，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an，Shaanxi 710055） Abstract The development，characteristic and main operation forms of oxidation ditch were introduced，which included alternating oxidation ditch ，half-alternant oxidation ditch，continuous working individually-built oxidation ditch，continuous working jointly-built oxidation ditch and fine bubble-aerated oxidation ditch． The development advantages，operation process and application of different mode were respectively described． The advantages and disadvantages of the design and application of oxidation ditch process were analyzed，and more appropriate measures and development directions were brought up to promote the more widely application of the oxidation ditch in treating sewage and industrial effluents． Key words Oxidation ditch； Advantages and disadvantages； Operational mode； Development trend
图 1 A 型氧化沟工作示意 Fig． 1 Schematic diagram of A style oxidation ditch
图 2 D 型氧化沟工作示意 Fig． 2 Schematic diagram of D style oxidation ditch
运行工况可以实现硝化和一定的反硝化。该系统出水水质 稳定、不需设污泥回流装置。但在 2 个池交替作为曝气池和 沉淀池的过程中，存在一个过渡轮换期，此时转刷全部停止 工作，因此转刷的实际利用率低，仅为 37． 5%［5］。 2． 1． 3 T 型氧化沟。是 3 沟交替运行系统（ 图 3） ，由 3 个池 容相同的氧化沟组建在一起，3 沟连通，进水交替进入各沟， 从两侧的边沟出水，两侧氧化沟起曝气和沉淀双重作用，中 间的氧化沟始终进行曝气，不设二沉池及污泥回流装置，具 有去除 BOD5 及硝化脱氮的功能。T 型氧化沟可按 6 个或 8 个阶段运行，运行周期一般为 8 h。中沟始终作为曝气池使 用，侧沟交 替 作 为 曝 气 池 和 沉 淀 池 运 行，提 高 了 转 刷 的 利 用率。
氧化沟（ Oxidation Ditch，OD） 又称为连续循环式反应器 （ Continuous Loop Reactor，CLR） ，是活性污泥法的一种变型， 属于延时曝气活性污泥法。1920 年，在英国 Sheffield 建成了 采用桨板曝气机充氧的沟渠形污水处理厂，但曝气效果不理 想，被认为是现代氧化沟的雏形［1］。1954 年，第 1 个氧化沟 在荷兰海牙北部的沃绍本（ Voorschoten） 建造并试验成功，其 基本特征是跑道型循环混合式曝气池。该技术是由荷兰国 立卫生研究所（ TNO） 的帕斯维尔（ A·Pasveer） 教授发明的， 故被命名为帕斯维尔（ Pasveer） 氧化沟。从此开始有“氧化 沟”这一专用术语［2］。此后，氧化沟经过广泛应用和不断发 展，在污水处理中凸现出其独特的特点和优良的处理效果而 博得世人青睐。据不完全统计，欧洲已兴建了 2 000 多座氧 化沟污水处理厂，其处理能力由最初的服务人口仅 360 人到 如今的 500 万 ～ 1 000 万人口当量［3］。我国于 20 世纪 80 年 代开始引进和研究这项技术，现已日益应用于城市污水以及 石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水和食品加工废水等 工业废水处理之中。 1 氧化沟工艺的特点
39 卷 23 期
郭昌梓等 氧化沟的优缺点及发展应用型式
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样，沟渠可以呈圆形和椭圆形等，可以是单沟系统或多沟系 统。多沟系统可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠，也可 以是一组同心的互相连通的环形沟渠，有与二次沉淀池分建 的，也有合建的氧化沟。氧化沟运行的灵活性还表现在可以 通过自由改变出水堰的高度调节曝气机的曝气强度，达到不 同的充氧效果。 1． 6 工艺流程简单、构筑物少、便于管理 氧化沟的水力停 留时间和污泥龄都比一般生物处理法长，悬浮状有机物可以 与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定，所以氧化沟不要求 设置初沉池。由于氧化沟工艺的污泥龄长、负荷低，排出的 剩余污泥已得到高度稳定，剩余污泥量也较少，因此不再需 要消化池消化。虽然氧化沟采用的水力停留时间较长，但总 占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。 1． 7 低负荷、长泥龄及水力停留时间长 这使得氧化沟出 水水质好，产泥量少，污泥性质稳定。 2 氧化沟工艺的应用型式
图 4 VR 型氧化沟工作示意 Fig． 4 Schematic diagram of VR style oxidation ditch
淀的完全分离。最典型的半交替工作式氧化沟就是 DE 型
摘要 阐述氧化沟工艺的发展、特点及主要运行型式： 交替工作式氧化沟、半交替工作式氧化沟、连续工作分建式氧化沟、连续工作合建 式氧化沟及微曝氧化沟等； 介绍氧化沟不同运行型式的发展优势、运行方式及用途； 分析氧化沟工艺设计和应用中存在的缺点和问题； 提出氧化沟处理生活污水和工业废水的完善措施和发展趋势。 关键词 氧化沟； 优缺点； 运行型式； 发展趋势 中图分类号 X 703． 1 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2011） 23 － 14288 － 04
流方向，使 部分氧化沟交替地作为曝气区和沉淀区，不需
设二沉池和污泥回流装置。VR 型氧化沟有 2 道单向活拍门
和 2 道出水堰，可实现连续进水或间歇进水。一般一个工作
周期为 8 h，分 4 个阶段，操作简便，机械设备少，出水水质稳 定良好，其转刷的实际利用率可达到 75． 0%［6］。 2． 2 半交替工作式氧化沟 兼具连续工作式和交替工作式 的特点。该类氧化沟系统设有单独的二沉池，实现曝气和沉
氧化沟自创造以来，以其优良的处理能力、简便的维护 管理博得世人的瞩目，现已发展为 2 种组合形式（ 与沉淀池 分建式或合建式） 、3 种工作模式（ 交替式、半交替式和连续 式） 、20 多种型式。 2． 1 交替工作式氧化沟 是指在一沟或多沟中按时间顺序 对氧化沟的曝气操作和沉淀操作作出调整换位，以取得最佳 的或要求 的 处 理 效 果。其 特 点 是 氧 化 沟 曝 气、沉 淀 交 替 轮 作，不设二沉池，不需污泥回流装置。基本类型有 A 型、D 型、T 型和 VR 型 4 种。 2． 1． 1 A 型氧化沟。是单沟运行系统（ 图 1） ，即在一个沟 渠中交替完成进水、曝气、沉淀和排水 4 个过程，主要用于水 量较小、间歇运行的污水处理，如早期的 P 型氧化沟。 2． 1． 2 D 型氧化沟。是双沟交替运行系统（ 图 2） ，一般由池 容完全相同的 2 个氧化沟组成，2 池串联运行，交替作为曝气 池 和 沉 淀 池，通常以 8 h 为 1 个工作周期，分 4 个阶段，控制
氧化沟工艺是通过一种定向控制的曝气和搅动装置，向 混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟封闭 渠道内循环流动，具有特殊的水力学流态和独特的优点。 1． 1 具有推流式和完全混合式的特点，可有力地克服短流 和提高缓冲能力 由于混合液在反应池中循环流动，因此， 在短期内（ 如一个循环） 呈推流状态，而在长期内（ 如多次循 环） 又呈混合状态。同时，污水在沟内的停留时间较长，这就 要求沟内有较大的循环流量（ 一般是污水进水流量的数倍乃 至数十倍） ，进入沟内的污水立即被大量的循环液所混合稀
作者简介 收稿日期
郭昌梓（ 1968 － ） ，男，安徽舒城人，讲师，在读博士，从事水 污染控制技术及废物资源化研究，E-mail： guochangzi@ sust． edu． cn。 2011-05-09
释，因此氧化沟既可杜绝短流又可以提供很大的稀释倍数， 从而提高缓冲能力，有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解 的有机物也有较好的处理能力［1］。 1． 2 具有明显的溶解氧浓度梯度，有利于形成硝化—反硝 化的生物处理条件 混合液在曝气区内溶解氧浓度较高，然 后在循环流动中逐步下降，到下游区溶解氧浓度很低，基本 上处于缺氧状态，出现明显的溶解氧浓度梯度，从而形成硝 化—反硝化条件，有利于氮的去除，同时还可以通过反硝化 很好地补充硝化过程中消耗的碱度。 1． 3 功率密度不均匀分配有利于氧的传质、液体混合和污 泥絮凝 由于氧化沟曝气设备的不均匀设置，使氧化沟内存 在 2 个能量区： 一个是设有曝气装置的高能量区，一个是非 曝气区的低能量区。在这两者之间的过渡区，可以认为是能 量由高变低的消散过程。高能量区一般具有大于 100 s －1 的 平均速 度 梯 度 （ G） ； 低 能 量 区 平 均 速 度 梯 度 通 常 小 于 30 s －1［4］。当系统中的 G 值较低时，混合液中的固体就能产生 良好的生物絮凝。这样，氧化沟中的非曝气部分就提供了对 絮凝有利的条件。氧化沟的处理能力高于其他生物处理系 统，其重要原因就在于它具有独特的水力混合性能，这种混 合作用对于有机碳、氨、硝酸盐和固体的去除皆有重要作用。 1． 4 整体功率密度较低，节省能源 氧化沟中的曝气装置 不是沿沟长均匀分布的，而是集中布置在几处，所以氧化沟 可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持液体流动、固 体悬浮和充氧，能量消耗低。另外，氧化沟遵守动量守恒原 则，一旦池内混合液被加速到所需流速时，维持循环所需要 的水力动力只要克服沿程和弯道的水头损失即可，在循环流 动中产生的循环或对流混合能够增强其自身的搅动作用［4］。 这样，为了保持使固体悬浮的速度，所需要的单位容积动力 就大大低于其他系统。 1． 5 构造形式多种多样，运行灵活 氧化沟最根本的特点 是曝气池呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多