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氧化溝法
一、概述及特性:
氧化溝又稱循環(huán)曝氣池,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,也有稱其為 “無終端的曝氣系統(tǒng)”。
二、工藝特征:
與傳統(tǒng)活性污泥法曝氣池相比,氧化溝具有下列各項特征:
1、結(jié)構(gòu)方面氧化溝的構(gòu)造形式多樣化、運行靈活。氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀,平面多為橢圓形、圓形或馬蹄形,總長可達幾十米,甚至百米以上。氧化溝可以是單溝或多溝系統(tǒng)。多溝系統(tǒng)可以是一組同心的互相連通的溝渠,也可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠。單池的進水裝置比較簡單,只要伸入一根進水管即可,如雙池以上平行工作時,則應(yīng)設(shè)配水井。出水一般采用溢流堰式,通過調(diào)節(jié)出水溢流堰的高度可以改變氧化溝的水深,進而改變曝氣裝置的淹沒深度,使其充氧量適應(yīng)運行的需要,并可對水的流速起一定的調(diào)節(jié)作用。
2、水流混合方面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??梢姡绻塾谡麄€氧化溝,即以較長的時間間隔為觀察基礎(chǔ),可以認為氧化溝是一個完全混合池,其中的污水水質(zhì)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(chǔ),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。
3、工藝方面氧化溝工藝流程簡單,構(gòu)筑物少,運行管理方便??煽紤]不設(shè)初沉池,也可考慮不單設(shè)二次沉淀池,使氧化溝與二次沉淀池合建,可省去污泥回流裝置。BOD負荷低,同活性污泥法的延時曝氣系統(tǒng)類似,對水溫、水質(zhì)、水量的變動有較強的適應(yīng)性;污泥齡(生物固體平均停留時間)一般可達15~30d,為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的3~6倍??梢源婊?、繁殖世代時間長、增殖速度慢的微生物,如硝化菌,在氧化溝內(nèi)可以產(chǎn)生硝化反應(yīng)。一般的氧化溝能使污水中的氨氮達到95%~99%的硝化程度,如設(shè)計、運行得當,氧化溝能夠具有反硝化脫氮的效果。因此,氧化溝處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好。
由于活性污泥在系統(tǒng)中的停留時間很長,排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定,因此只需進行濃縮和脫水處理,從而省去了污泥消化池。
三、氧化溝的設(shè)備:
1、曝氣設(shè)備的功能
(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(shè)備有:刷或轉(zhuǎn)盤;表面曝氣機。
(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,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 。因此,為保證氧化溝溝內(nèi)流速,這類表曝機不必另設(shè)推流設(shè)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(shè)備,諸如射流曝氣、鼓風曝氣等也可用于氧化溝,但在應(yīng)用上比較少見。
四、工藝的類型:
當前氧化溝有以下幾種
1、卡羅塞氧化溝
卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)是由多溝串聯(lián)氧化溝及二次沉淀池、污泥回流系統(tǒng)組成,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。采用垂直安裝的低速表面曝氣機,每組溝渠安裝一個,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,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(shè)計值為高。
2、交替工作氧化溝系統(tǒng)交替工作氧化溝系統(tǒng),有二溝和三溝兩種交替工作氧化溝系統(tǒng)。二溝氧化溝由容積相同的兩池組成,串聯(lián)運行,交替作為曝氣池和沉淀池,無需設(shè)污泥回流系統(tǒng)。該系統(tǒng)處理水質(zhì)優(yōu)良,污泥也比較穩(wěn)定。缺點是曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率低。三池交替工作氧化溝應(yīng)用較廣。兩側(cè)的兩池交替地作為曝氣池和沉淀池。中間池則一直為曝氣池,原污水交替地進入兩側(cè)的兩池,處理水則相應(yīng)地從作為沉淀池的中間池流出。三池交替氧化溝不但能夠去除BOD,還能完成脫氮和除磷的目的。這種系統(tǒng)無需污泥回流系統(tǒng)。
3、奧貝爾型氧化溝系統(tǒng)奧貝爾氧化溝是由多個呈橢圓形或圓形同心溝渠組成的氧化溝系統(tǒng)。這種氧化溝系統(tǒng)多采用三層溝渠,最外層溝渠的容積最大,約為總?cè)莘e的60%~70%,第二層溝渠為20%~30%,第三層溝渠則僅占10%左右。
奧貝爾型氧化溝系統(tǒng)的特點:
a、曝氣設(shè)備均采用曝氣轉(zhuǎn)盤。由于曝氣盤上有大量的楔行突出物,增加了推進混合和充氧效率,水深可達3.5~4.5m。
b、圓形或橢圓形的平面形狀,比渠道較長的氧化溝更能利用水流慣性,可節(jié)省推動水流的能耗。
C、多渠串聯(lián)的形式可減少水流短流現(xiàn)象。
由于奧貝爾氧化溝屬于多反應(yīng)器系統(tǒng),在一定程度上有利于難降解有機物的去除,抗沖擊負荷能力強,處理工業(yè)廢水較其他類型氧化溝有更好的適應(yīng)性。