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污水處理技術篇:氧化溝的優缺點及發展應用型式
 

本文闡述氧化溝工藝的發展、特點及主要運行型式: 交替工作式氧化溝、半交替工作式氧化溝、連續工作分建式氧化溝、連續工作合建式氧化溝及微曝氧化溝等; 介紹氧化溝不同運行型式的發展優勢、運行方式及用途; 分析氧化溝工藝設計和應用中存在的缺點和問題;提出氧化溝處理生活污水和工業廢水的完善措施和發展趨勢。

氧化溝( Oxidation Ditch,OD) 又稱為連續循環式反應器( Continuous Loop Reactor,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,被認為是現代氧化溝的雛形。1954 年,第1 個氧化溝在荷蘭海牙北部的沃紹本( Voorschoten) 建造并試驗成功,其基本特征是跑道型循環混合式曝氣池。該技術是由荷蘭國立衛生研究所( TNO) 的帕斯維爾( A˙Pasveer) 教授發明的,故被命名為帕斯維爾( Pasveer) 氧化溝。從此開始有“氧化溝”這一專用術語。此后,氧化溝經過廣泛應用和不斷發展,在污水處理中凸現出其獨特的特點和優良的處理效果而博得世人青睞。

我國于20 世紀80 年代開始引進和研究這項技術,現已日益應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廢水處理之中。

1. 氧化溝工藝的特點

氧化溝工藝是通過一種定向控制的曝氣和攪動裝置,向混合液傳遞水平速度,從而使被攪動的混合液在氧化溝封閉渠道內循環流動,具有特殊的水力學流態和獨特的優點。

1.1 具有推流式和完全混合式的特點,可有力地克服短流和提高緩沖能力

由于混合液在反應池中循環流動,因此,在短期內( 如一個循環) 呈推流狀態,而在長期內( 如多次循環) 又呈混合狀態。同時,污水在溝內的停留時間較長,這就要求溝內有較大的循環流量( 一般是污水進水流量的數倍乃至數十倍) ,進入溝內的污水立即被大量的循環液所混合稀釋,因此氧化溝既可杜絕短流又可以提供很大的稀釋倍數,從而提高緩沖能力,有很強的耐沖擊負荷能力,對不易降解的有機物也有較好的處理能力。

1.2 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

混合液在曝氣區內溶解氧濃度較高,然后在循環流動中逐步下降,到下游區溶解氧濃度很低,基本上處于缺氧狀態,出現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中消耗的堿度。

1.3 功率密度不均勻分配有利于氧的傳質、液體混合和污泥絮凝

由于氧化溝曝氣設備的不均勻設置,使氧化溝內存在2 個能量區: 一個是設有曝氣裝置的高能量區,一個是非曝氣區的低能量區。在這兩者之間的過渡區,可以認為是能量由高變低的消散過程。高能量區一般具有大于100 s -1 的平均速度梯度( G) ; 低能量區平均速度梯度通常小于30s -1。當系統中的G 值較低時,混合液中的固體就能產生良好的生物絮凝。這樣,氧化溝中的非曝氣部分就提供了對絮凝有利的條件。氧化溝的處理能力高于其他生物處理系統,其重要原因就在于它具有獨特的水力混合性能,這種混合作用對于有機碳、氨、硝酸鹽和固體的去除皆有重要作用。

1.4 整體功率密度較低,節省能源

氧化溝中的曝氣裝置不是沿溝長均勻分布的,而是集中布置在幾處,所以氧化溝可比其他系統以低得多的整體功率密度來維持液體流動、固體懸浮和充氧,能量消耗低。另外,氧化溝遵守動量守恒原則,一旦池內混合液被加速到所需流速時,維持循環所需要的水力動力只要克服沿程和彎道的水頭損失即可,在循環流動中產生的循環或對流混合能夠增強其自身的攪動作用。這樣,為了保持使固體懸浮的速度,所需要的單位容積動力就大大低于其他系統。

1.5 構造形式多種多樣,運行靈活

氧化溝最根本的特點是曝氣池呈封閉的溝渠形,而溝渠的形狀和構造則多種多樣,溝渠可以呈圓形和橢圓形等,可以是單溝系統或多溝系統。多溝系統可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠,也可以是一組同心的互相連通的環形溝渠,有與二次沉淀池分建的,也有合建的氧化溝。氧化溝運行的靈活性還表現在可以通過自由改變出水堰的高度調節曝氣機的曝氣強度,達到不同的充氧效果。

1.6 工藝流程簡單、構筑物少、便于管理

氧化溝的水力停留時間和污泥齡都比一般生物處理法長,懸浮狀有機物可以與溶解性有機物同時得到較徹底的穩定,所以氧化溝不要求設置初沉池。由于氧化溝工藝的污泥齡長、負荷低,排出的剩余污泥已得到高度穩定,剩余污泥量也較少,因此不再需要消化池消化。雖然氧化溝采用的水力停留時間較長,但總占地面積不僅沒有增大,相反還可縮小。

 
 
 
 

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