氧化沟工艺
历史与现状
氧化沟 (Oxidation Ditch)是本世纪 50年代由荷兰工程
师发明的一种新型活性污泥法, 属于延时曝气活性污泥
法的变种 。
自 1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来, 氧
化沟在欧洲, 北美, 南非及澳大利亚得到了迅速的推广
应用, 其工艺和构造也有了很大的发展和进步, 处理能
力不断地提高, 已经建成规模为 650,000m3/d的大型
的以氧化沟为主要工艺的污水处理厂；同时处理范围不
断地扩大, 不仅能处理生活污水, 也能处理工业废水,
而且在脱氮除磷方面表现了极好的性能 。
历史与现状
我国近 10年来在研究和推广应用氧化沟技术方
面也有了很迅速的发展 。 据不完全统计, 目前
已有 10余座大型氧化沟污水厂在运行中, 其中
邯郸市东污水厂处理能力 (第一期 )为 66,000
m3/d；昆明市第一污水厂处理能力为 55,000
m3/d；桂林市东区污水厂处理能力为 40,000
m3/d；金山水质净化总厂的三槽式氧化沟处
理能力已经达到 138,800m3/d；另外, 有一
些小型氧化沟, 处理能力为 200 ~ 1000
m3/d不等, 主要用于小区及工业废水的处理 。
最初的氧化沟主要用于去除水中的 BOD和 COD,以满足污
水的排放标准 。 随着水体富营养化问题的出现, 许多国家都
开始控制进入水体中的氮和磷的排放量, 并制定了较为严格
的污水处理厂出水中氮和磷的排放标准 。 一些不仅能去除污
水中的 BOD和 COD,而且兼具有生物脱氮除磷功能的氧化
沟应运而生, 这就是第二代氧化沟 。
氧化沟工艺的演变图
三沟式
单沟式
双沟式
AE 型
DE 型
( BioD NP )
DE 型
( BioD N )
出水堰
厌氧池
沉淀池
氧化沟
转刷
图例
工作特性分析
根据 A/O和 A2/O生物脱氮除磷的工艺原理, 人们发现改变氧
化沟的构造和操作方式就可以在其中形成与 A/O和 A2/O工艺
类似的环境, 从而使其实现脱氮除磷的目的 。 这是因为氧化
沟具有其特殊的水流混合特性, 它界于推流式和完全混合式
之间, 或者说基本上是完全混合式, 同时又具有推流式的某
些特征 。
如果着眼于整体, 可以认为氧化沟是一个完全混合池, 其
中的污水水质几近一致, 它因此可以处理高浓度有机废水,
能够承受水量和水质的冲击负荷 。
如果着眼于氧化沟中的某一段, 就可以发现某些推流式的
特征 。 这种水流搅动情况和溶解氧浓度沿池长变化的特征,
十分有利于活性污泥的生物凝聚作用, 且可以利用来进行硝
化, 反硝化作用以及吸磷, 释磷作用, 以达到生物脱氮除磷
的效果 。
工艺特点
生产实践和试验研究表明, 氧化沟污水处理技术
的主要优点是：
处理流程简单, 构筑物少, 一般情况下可不建
初沉池和污泥消化池, 某些条件下还可以不建二
沉池和污泥回流系统, 因此基建费用较省；
处理效果好且稳定可靠, 出水水质不仅可满足
BOD5和 SS的排放标准, 且可实现脱氮, 除磷等
深度处理的要求；
工艺特点
采用的机械设备少, 运行管理十分方便, 不要求具有
高技术水平的管理人员；
对高浓度工业废水有很大的稀释能力, 能承受水量,
水质的冲击负荷, 消除其对活性污泥细菌的抑制作用,
而且对其中含有的不易降解的有机物也有较好的处理
效果；
氧化沟污泥生成量少, 且已在氧化沟中得到好氧稳定,
不需要设污泥消化池, 因而使得污泥后处理大大简化,
节省运行费用, 且便于管理；
当需要进行脱氮除磷处理时, 氧化沟的能耗和运行费
用较传统的处理流程低 。
氧化沟技术由于具有以上的潜质和灵活机动性,
因而越来越受到各国环保专家和环保工作者的重
视, 不仅在欧洲得到了相当程度的普及, 也受到
了美国等国家的欢迎 。 美国环保局 (EPA)曾对氧
化沟系统及其它生物处理系统的基建费用和运行
费用进行了比较, 其报告结论是：, 氧化沟能够
通过最低限度的操作, 稳定地达到 BOD5和 TSS
去除率的要求 。 同时, 成本数据 …… 表明, 在
379m3/d ~ 3,7850m3/d的流量范围内, 氧化
沟比其他技术更经济有效 。,
氧化沟的形式
氧化沟根据其构造和运行特征, 并根据不同的发
明者和专利情况可分为不同的类型 。 以下介绍几
种常用的典型的氧化沟系统 。
Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟是 60
年代末由荷兰 DHV公司
研制成功的, 当时开发
这一工艺的主要目的是
寻求一种 渠道更深, 效
率更高和机械性能更好
的系统设备, 来改善和
弥补当时流行的转刷式
氧化沟的技术弱点 。 其
构造如图所示 。
卡鲁塞尔氧化沟图
1一出水堰,2一曝气器
技术特征
由图可知, 这是一个多沟串联的系统, 进水与活
性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流
动 。
Carrousel氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气
器, 每组沟渠安装一个, 均安装在同一端, 因此
形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以
及外环的缺氧区 。 这不仅有利于生物凝聚, 还使
活性污泥易于沉淀 。 其 BOD5去除率可达 95%—
99%,脱氮效率约为 90%,除磷效率约为 50%。
Carousel氧化沟的表面曝气机单机功率大, 其
水深可达 5m以上, 使氧化沟占地面积减少, 土
建费用降低 。
由于曝气机周围的局部区域能量强度比传统活
性污泥曝气池中的强度高得多, 使得氧的转移效
率 大 大 提 高, 平 均 传 氧 效 率 达 到 至 少
2.1kg/kw·h。
因此, Carrousel氧化沟具有极强的混合搅拌耐
冲击能力 。 当有机负荷较低时, 可以停止某些曝
气器的运行, 在保证水流搅拌混合循环流动的前
提下, 节约能量消耗 。
Carrousel氧化沟的发展
为 了 满 足 越 来 越 严 格 的 水 质 排 放 标 准,
Carrousel氧化沟在原有的基础上开发出了许多
新 的 设 计, 实 现 了 新 的 功 能 。 这 些 新 的
Carrousel氧化沟在提高处理效率, 降低运行能
耗, 改进活性污泥性能和生物脱氮除磷方面成为
新沟型 。
主要包括,
单级标准 Carrousel工艺和变形；
Carrousel DN/Carrousel2000工艺；
新型的四段, 五段 Carrousel/BardenPho工艺
系统 。
Carrousel氧化沟的发展
Carrousel2000是一种反硝化脱氮工艺, 其突出的优点
是可实现硝化液的高回流比, 达到较高程度的脱氮率,
同时无需任何回流提升动力 。
卡鲁塞尔 BarDNP系统是在 Carrousel2000下游增设了
第二缺氧池及再曝气池, 达到了更高程度的脱氮 。
Carrousel氧化沟的发展
目前, 一种最新型的 Carrousel氧化沟系统诞生
在荷兰的 Dukh城西部的 Leidsche Rijn,其主要
特点是比普通 Carrousel氧化沟深, 达到 7.5m，
独特的圆形缠绕式设计降低了建设成本和减少了
污水厂土地占用 。 但随着对环境要求严格, 去除
污染物目标的增加, 氧化沟工艺流程也变得越来
越复杂, 增加了应用的局限性 。
工程实例－昆明第一污水处理厂
昆明第一污水处理厂采用了 Carrousel/BarDNP
氧化沟, 其主要设计指标如表所示 。
设计运行参数为：
混合液浓度,4 g/L
污泥负荷,0.05 kgBOD5/kgMLSS?d
污泥产率,0.65 kgMLSS／ kgBOD5
回流污泥浓度,8g/L
污泥回流比,100%
污泥龄：＞ 30d
流速,0.3 m/s
项目 BOD5
(mg/L)
COD
(mg/L)
SS
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
进水 180 360 200 30 －
出水 15 30 10 10 0.5 ~ 1
昆明第一污水处理厂
该厂于 1991年投产以来, 大部分出水指标均能达
到设计要求, 且磷的去除效果十分理想, 出水 TP
能维持在 0.5mg/L以下, 去除率稳定在 90%左右 。
效果较差, 且不稳定的是 TN指标 。
运行中主要存在的问题是氧化沟流速不够, 推动
力不能满足需要, 使得氧化沟中存在污泥沉淀现
象, 有时甚至比较严重 。 再则是氧化沟中供氧不
足, 这是造成 NH4+-N硝化不好, 总氮去除效果差
的主要原因 。
交替式氧化沟
交替式氧化沟是由丹麦 Kr?ger公司创建的, 有二池和三
池交替工作的两种情况 。
二池交替工作的氧化沟又可分为 V— R型, D型, 如图所
示 。
交替工作的氧化沟 (V-R型 ) 图
1－沉砂池； 2－曝气转刷； 3－出水堰；
4－排泥管； 5－污泥井； 6－氧化沟
二池交替工作的氧化沟 (D型 ) 图
1－沉砂池； 2－曝气转刷,3一出水堰
4一排泥管； 5一污泥井
V— R型氧化沟是将曝气沟渠分为 A,B两部分,
其间有单向活扳门相连 。 利用定时改变曝气转刷
的旋转方向, 以改变沟渠中的水流方向, 使 A和 B
两部分交替地作为曝气区和沉淀区, 因此不需另
设二沉池 。 当沉淀区改变为曝气区运行时, 己沉
淀的污泥会自动与水相混合, 因此不需设置污泥
回流装置 。 这种系统简化了流程, 节省了基建费
用和运行费用, 管理也很方便 。
D型氧化沟由容积相同的 A,B两池组成 。 串联
运行, 交替地作为曝气池和沉淀池, 一般以 8小
时为一个运行周期 。
该系统可得十分优质的出水和稳定的污泥, 同
样不需设污泥回流装置 。
缺点是曝气转刷的利用率仅为 37.5%。
为了克服 D型系统
的缺点, Kr?ger
公司又开发了三
沟式 (T型 )氧化沟,
从而将设备利用
率提高到了 58%，
而后发展的动态
顺序沉淀 (DSS)
氧化沟的设备利
用率为 70%。
三池交替工作氧化沟系统 (T型 )图
1－沉砂池,2－曝气转刷,3－出水溢流堰：
4－排泥井,5－污泥井
交替式氧化沟主要是为了去除 BOD5。
如果要同时除磷脱氮, 对于双沟式氧化沟就需在
氧化沟前后分别增设厌氧池和沉淀池 (DE型 )。
三沟式氧化沟除磷脱氮可在同一反应器中完成 。
值得一提的是, 这些简单的氧化沟系统没有单独
设置反硝化区, 但由于运行过程中设置了停曝期
来进行反硝化, 从而获得较高的氮去除率 。
除磷脱氮双
沟式氧化沟
技术原理
双沟式氧化沟的
生物脱氮功能是
通过特殊的运行
方式, 创造一定
的条件, 使硝化
和反硝化在沟中
交替发生而完成
的 。
生物脱氮氧化沟工艺原理图
(交替式氧化沟生物除磷脱氮工作状态 )
N－好氧状态,DN－脱氮处理,AN－厌氧预处
理,S－沉淀,A,B,C,D－运行状态
双沟式氧化沟工艺就是根据以上原理, 利用逻
辑程控系统使污水交替进入氧化沟, 并利用双速
转刷来控制溶解氧的浓度, 以达到在沟中交替进
行硝化及反硝化作用, 从而达到脱氮的目的 。 双
沟式氧化沟工艺通过在氧化沟前加厌氧池, 达到
除磷的目的 。
工程实例－东莞市塘厦镇水质净化厂
东莞市塘厦镇水质净化厂是我国最早应用, 除磷脱氮双沟
式氧化沟技术, 的污水处理厂 。 设计规模为 3× 104m3/d，
一期工程为 1.5× 104m3/d。 该厂于 1996年 4月通过验收,
稳定运行至今 。 其主要工艺流程如图所示 。
东莞市塘厦镇水质净化厂处理流程图
沟 1及沟 2硝化及反硝化交替进行, 一个周期循
环时间 240min。 硝化阶段按溶解氧的要求来
控制转刷的开启 (溶解氧设计值 3mg/L)。 反硝
化阶段双速转刷 (慢速 )以停 35min,开 5min的
程序交替进行 。
主要技术参数
pH值,6.5 ~ 7.5
碳氮比值,BOD:TN＞ 4.8
碳磷比值,BOD:TP＞ 30
BOD负荷,0.05~0.15kgBOD5/kgMLSS?d
污泥龄,15~20d
混合液浓度,4000~5000mg/L
溶解氧：厌氧段 DO?0.2mg/L，缺氧段 DO=0.5~0.8mg/L，好氧段
DO=2~3mg/L
关键设备：
转刷为 Kr?ger公司专利产品, 氧的利用率高,
并可按硝化和反硝化过程而改变转刷的速度, 控
制沟中溶解氧以达到降低能耗的目的 。
PLC逻辑程控系统, 可靠性高, 实现工艺控制
参数简单灵活, 修改行程指令, 与其他装置联接
方便 。
三沟式氧化沟技术特征
该系统由三个相同的氧化沟组建在一起作为一
个单元运行, 三个氧化沟之间相互双双连通 。
在运行时, 两侧的 A,C两池交替地用作曝气池
和沉淀池 。 中间的 B池一直维持曝气, 进水交替
地引入 A池或 C池, 出水相应地从 C池或 A池引出 。
这样做提高了曝气转刷的利用率, 还有利于生物
除磷 。
进水的分配和出水调节堰完全靠自控装置控制 。
三沟式氧化沟的脱氮是通过双速电机来实现的,
曝气转刷能起到混合器和曝气器的双重功能 。
三沟式氧化沟的技术原理
三池交替工作式氧化
沟的运行过程可分为
6个阶段, 如图所示 。
整个工作周期为 8小时,
上述各工作阶段的时间,
应根据水质情况进行调
整 。 显然, 三沟式氧化
沟是 A-O(兼氧 /好氧 )
活性污泥系统, 可以完
成有机物的降解和硝化
反硝化过程, 取得良好
的 BOD5去除效果和脱
氮效果 。 依靠三池工作
状态的转换, 可以免除
污泥回流和混合液回流,
运用费用可大大节省 。
工程实例－邯郸市东污水处理厂
邯郸市东污水处理厂是我国利用丹麦政府赠款引进丹麦 Kr?ger公司
三沟式氧化沟技术修建的, 也是我国的第一座三沟式氧化沟污水处理
厂 。 该厂占地 5万 m2,总设计规模为 10万 m3/d,其中工业废水和生
活废水各占 50%。 汇水面积 26km2,规划服务人口 35万 。 一期工程
处理流量为 6.6万 m3／ d,于 1990年 11月投入使用 。
邯郸市东污水处理厂污水污泥处理工艺流程图
主要处理构筑物技术参数
曝气沉砂池, 长 22m,有效容积 2× 245m3,处理水量
10万立方米, 近期水力停留时间为 1min。
配水井, 两座, 每座安设 3个 5m长的可调节溢流堰,
控制向对应的 3座氧化沟的进水 。
氧化沟, 两组三沟式氧化沟, 每组平面尺寸 98× 73m，
水深 3.5m,两组总容积为 39900m3,共装有直径 1m，
长 9m的曝气转刷 28台 (转速 72r／ min,功率 45kw,充
氧能力 74kgO2/h),在两侧的沟渠内设有 5m长的可调式
溢流堰 32个, 水力停留时间约为 16小时 (包括沉淀 )。
污泥浓缩池, 直径 16m,容积 600m3,设栅式连续刮
泥机, 污泥浓度可由 4g/L提高到 40g/L。
污泥脱水机, 采用 2台带式压滤机 (HP— 2000型 ),带
宽 2000mm,单台能力 12~15m3/h,功率 2.5kw,脱
水后含固率为 20%左右 。
1991年 4月后运行趋向正常, 各项水质指标均达到了设计要求, 具
体进出水水质如表所示 (1991年 4 ~ 10月 )。
邯郸市东污水处理厂进出水水质一览表
项目 BOD5
(mg/L)
COD
(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
进水 范围 90~130 178.8~225 70~150 14.5~22.3 38.5~50.4 6.9~13.3
平均 105.8 194.8 95.5 17.4 43.8 8.3
出水 范围 2.5~17.1 19.5~35.8 5.5~11.8 0.65~4.1 8.9~17.9 1.8~5.3
平均 6.8 26.6 7.7 2.5 11.7 3.1
设计
要求
范围 134 160.0 22.0 －
平均 15 20.0 2 ~ 3 6 ~ 12
ObraI氧化沟
Orbal氧化沟是一种多渠道的氧化沟系统, 沟中有若干多孔
曝气圆盘的水平旋转装置, 用以进行传氧和混合 。 此法是由
南非的 Huisman提出的, 后来这项技术被转让给 Envirex公
司加以推广 。 该公司于 1970年开始把它投放市场, 并在设计
上进行了一些改进, 从而使该系统在经济上更具竞争力, 目
前已有 200多座 Orbal氧化沟在运转 。
Orbal氧化沟图
ObraI氧化沟
氧化沟由多个同心的沟渠组成, 沟渠呈圆形或椭圆形,
进水先引入最外的沟渠, 在其中不断循环的同时, 依次
引入下一个沟渠, 最后从中心沟渠排出, 这相当于一系
列完全混合反应池串联在一起 。 但是 n个串联的完全反应
池与单个渠的动力学是不同的, Orbal系统中每一圆形沟
渠均表现出单个反应器的特性 。 例如, 对氧的吸收率进
水渠最高, 出水渠最低, 相应溶解氧浓度从外沟到内沟
依次增高, 渠与渠之间有相当大的变化 。 用这种方法,
Orbal系统具有接近推流反应器的特性, 可以达到快速去
除有机物和氨氮的效果 。 Orbal这种串联形式, 可以兼有
完全混合式与推流式的优点 。
ObraI氧化沟技术特征
曝气设备均采用曝气转盘 。 由于曝气盘上有大
量的曝气孔和楔形突出物, 增加了推进混合和充
氧效率, 水深可达 3.5~4.5m,并保持沟底流速
0.3~0.9m/s。 同时可以借助配置各沟中不同的
曝气盘数目, 变化输入每一沟的供氧量 。
圆形或椭圆形的平面形状, 比渠道较长的氧化
沟更能利用水流惯性, 可节省推动水流的能耗 。
多渠串联的形式可减少水流短流现象 。
Orbal氧化沟的分区
常用的 Orbal型氧化沟分为三条沟渠, 第一渠道的容积约为总容积
的 60%／ 70%,第二渠约为总容积的 20%／ 30%,第三渠则仅占
总容积的 10%。 在运行时, 应保持第一, 二及三渠的溶解氧分别为
0,1及 2mg/L,即为所谓三沟 DO的 0-1-2梯度分布 。 第一渠中氧的
吸收率很高, 通常高于供氧速率, 供给的大部分溶解氧立即被消耗
掉 。 因此即使该段提供 90%的需氧量, 仍可将溶解氧的含量保持在
0左右 。 在第二, 三渠道中, 氧的吸收率比较低, 尽管反应池中供氧
量比较低, 溶解氧的量却可以保持较高的水平 。 为了保持 Orbal氧化
沟中这种浓度梯度, 可简单地通过增减曝气盘的数量, 来达到调节
溶解氧的目的 。 在氧化沟中保持 0-1-2的浓度梯度, 可达到以下目的：
(1)在第一渠内仅提供将 BOD物质氧化稳定所需的氧, 保持溶解氧
为 0或接近 0,既可节约供氧的能耗, 也可为反硝化创造条件；
(2)在第一渠缺氧条件下, 微生物可进行磷的释放, 以便它们在好
氧环境下吸收废水中的磷, 达到除磷效果；
(3)在三条沟渠中形成较大的溶解氧梯度, 有利于提高充氧效率 。
Orbal氧化沟的脱氮
Orbal氧化沟特有的三沟溶解氧呈 0-1-2的分布正创造
了一个极好的脱氮条件, 其独特之处是大部分硝化反应
发生在第一沟 。 如果硝化只发生在后面两个沟内, 则反
硝化部分只有回流污泥中的硝酸盐, 即使污泥回流比高
达 100%,也只有 50%的硝酸盐进行反硝化 。 根据市政
工程华北设计研究院的测试结果, 在污泥回流比为 60%
时, 外沟测得的 TN去除率即达 88%,所以在第一沟内同
时发生了硝化和反硝化 。 对这种现象的解释是：在整个
第一沟内存在缺氧与曝气区域 。 根据现场测试结果, 在
曝 气 转 碟 上 游 1m 至下游 3m 的 沟 长 范 围 内 一 般
DO<0.5mg/L,部分区域甚至可达 2— 3mg/L,可将此
看作曝气区域, 其他区域则为缺氧区域 。 生物处理系统
为多种微生物群体共生的系统, 污水在经过曝气区域时
可发生硝化反应, 在缺氧区域则进行氮的脱除, 加上污
水是先进入外沟, 为反硝化反应提供了充足的碳源 。 使
得在第一沟内, 氮得到了很好的去除 。
工程实例－牛口峪污水处理厂
我国北京燕山石化公司牛口峪污水处理厂采用了 Orbal型氧化沟, 其工
艺流程如图所示 。 该厂的设计规模为 6× 104m3/d,主要处理乙烯生
产过程中所排废水及居民区少量的生活污水 。 该厂采用 Orbal氧化沟为
二级生物处理工艺, 全套技术由美国引进, 配套设备为国内产品, 于
1994年 12月建成投产 。
牛口峪污水处理厂工艺流程图
注,pH值进水为 6— 9，出水为 6— 8.5
设计进、出水水质一览表
项目 BOD5/(mg/L) COD/ (mg/L) SS/(mg/L) 油 /(mg/L)
进水 180 300 200 40
出水 25 80 20 4
生物处理工段设计为平行的两个系列, 每个系列包括 1个 Orbal氧
化沟和 2个辐流式二沉池 。 每个氧化沟设 24组曝气转碟, 外, 中,
内沟各安装 8组 。 氧化沟的平面布置如图所示 。
平面布置图
1— 曝气转碟
单个氧化沟的主要设计参数如下：
设计进水流量,1250m3/h
水力停留时间,14.2h
泥龄,35d
有效水深,4.26m
MLSS,4000mg/L
污泥负荷,0.074kgBOD/kgMLVSS/d
0.110kgCOD/kgMLVSS/d
容积分配,56:26:18(外,中,内 )
溶解氧分配,0-1-2mg/L(外 -中 -内 )
一体化氧化沟
概念
一体化氧化沟又称合建式氧化沟, 集曝气, 沉淀,
泥水分离和污泥回流功能为一体, 无需建造单独
的二沉池 。 最早的 Pasveer氧化沟也是一体化氧
化沟, 因为它是间歇运行, 曝气和沉淀是利用一
沟完成的 。 而近年来由丹麦引进的三沟 (T型及
DSS型 )氧化沟属于序批式 (SBR)操作方式, 也
属于此范畴 。 这里所说一体化氧化沟是指曝气净
化与固液分离操作同在一个构筑物中完成, 即自
动回流, 连续运行, 设备利用率为 100％ 。
一体化氧化沟工艺的主要特点
工艺流程短, 构筑物和设备少, 不设初沉池, 调节池和
单独的二沉池, 污泥自动回流, 投资少, 能耗低, 占地
少, 管理简便；
处理效果稳定可靠, 其 BOD5和 SS去除率均在 90% ~
95%或更高, COD的去除率也在 85%以上, 并且硝化,
脱氮作用明显；
产生的剩余污泥量少, 污泥不需硝化, 污泥性质稳定,
易脱水, 不会带来二次污染；
造价低, 建造快, 设备事故率低, 运行管理工作量少：
固液分离效果比一般二沉池高, 能使整个系统在较大的
流量浓度范围内稳定运行；
污泥回流及时, 减少了污泥膨胀的可能 。
一体化氧化沟技术的发展
一体化氧化沟技术开发至今迅速得到发展, 并在实际生
产中得到应用 。 较有代表性的是：
联合工业公司 (UII)的船式沉淀器 (BOAT)；
Armco环境企业公司的 BMTS系统；
EIM— CO公司的 Carrousel渠内分离器； Lakeside设
备公司的边墙分离器；
Lightin公司的式边墙内渠和边渠沉淀分离器；
Envirex公司的竖直式氧化沟 。
一体化氧化沟的固液分离器
固液分离器是一体化氧化沟的关键技术设备, 可
分为外置式和内置式两种 。
从本质上来说,
外置式固液分离器是利用平流沉淀池的分离原
理；
内置式则是利用竖流沉淀池和斜板沉淀池的工
作原理 。
因此, 如何在氧化沟内创造适合的水力条件是实
现氧化沟内良好固液分离的前提 。 设计良好的分
离器结构要有利于消除剧烈的紊动, 保持较平稳
的层流状态, 有利于固液分离的良好效果 。
内置式固液分离器
如船式分离器和 BMTS
沟内分离器, 见图 。
固液分离器内相对静止
的水流和氧化沟内流动
水流间产生的压力差所
形成的抽吸作用, 是回
流作用的主要推动力 。
由于依靠重力沉降, 出
水效率很大程度上取决
于分离器内混合液的上
升流速和污泥沉速 。 BOAT式一体化氧化沟图
I一污泥斗； 2,4— 溢流堰；
3一回流孔； 5— 船式分离器
外置式固液分离器
如中心岛及侧沟内
式固液分离器, 见
图 。
这种沉淀装置, 沟
断面和沟内的正常
流动与分离装置不
存在相互的影响,
水力条件较好 。
中心岛式一体化氧化沟图
工程实例 — 安阳市豆腐营工业区污水处理厂
安阳市豆腐营工业区污水集中处理厂采用了水解 — 接触氧化 — 一体
化氧化沟工艺, 对豆腐营工业区内的高浓度废水进行集中处理, 取
得了比较理想的处理效果, 其工艺流程如图所示 。 该厂设计规模为
2.2万 m3/d,一期工程完成 1.2万 m3/d。
注：进水 pH值为,6~12。
进、出水水质一览表
项目 BOD5/(mg/L) COD/ (mg/L) SS/(mg/L) 色度 /(倍 )
进水 483.71 1229 371.51 350
出水 21.55 70.48 23.54 30
安阳市豆腐营工业区污水处理厂工艺流程图
工程实例 — 安阳市豆腐营工业区污水集中处理厂
主要构筑物设计
水解池：钢筋混凝土结构, 设计能力为 1.2万 m3/d,两池并联, 每
池建筑面积 215.62m2,共计 431.24m2,有效深度 3.9m,斗底深
1.1m,池内设有布水系统和集水槽, 总有效容积 1681.8m3,水力
停留时间为 3.36h。
接触氧化池：钢筋混凝土结构, 建筑面积 400m2,深 4.4m,总容
积为 1320m3,水力停留时间为 2.3h。 每组两池, 共计 8池 。 进水靠
闸板控制, 安装启闭机 4台；进气靠阀门控制 。
一体化氧化沟：分两池, 每池设中心隔墙成为两条沟, 池深 2.5m，
有效水深 2.24m,沟长 90m。 每沟宽 10m,边坡为 1:1。 氧化沟总
有效容积 7200m3,水力停留时间为 14.4h。 两池独立运转, 每池安
装三台直径 1m,长 6m的曝气转刷, 每台功率为 30kw,共计
180kW,每立方米污水配备 25w动力, 沟内设计流速 0.3m/s。 每
池氧化沟中设计一座多斗沉淀船, 船长 24m,宽 7m,有效水深
1.7m,实际有效容积 28m3,为混合式结构 。
污泥脱水：污泥浓缩池, 为一高位池, 长 6m,宽 3m,有效水深
3m,分为两格, 每个池内安装有搅拌装置；污泥脱水间, 建筑面积
为 200m2,安装 2m带式压滤机一台, 配备加药设备 。
历史与现状
氧化沟 (Oxidation Ditch)是本世纪 50年代由荷兰工程
师发明的一种新型活性污泥法, 属于延时曝气活性污泥
法的变种 。
自 1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来, 氧
化沟在欧洲, 北美, 南非及澳大利亚得到了迅速的推广
应用, 其工艺和构造也有了很大的发展和进步, 处理能
力不断地提高, 已经建成规模为 650,000m3/d的大型
的以氧化沟为主要工艺的污水处理厂；同时处理范围不
断地扩大, 不仅能处理生活污水, 也能处理工业废水,
而且在脱氮除磷方面表现了极好的性能 。
历史与现状
我国近 10年来在研究和推广应用氧化沟技术方
面也有了很迅速的发展 。 据不完全统计, 目前
已有 10余座大型氧化沟污水厂在运行中, 其中
邯郸市东污水厂处理能力 (第一期 )为 66,000
m3/d；昆明市第一污水厂处理能力为 55,000
m3/d；桂林市东区污水厂处理能力为 40,000
m3/d；金山水质净化总厂的三槽式氧化沟处
理能力已经达到 138,800m3/d；另外, 有一
些小型氧化沟, 处理能力为 200 ~ 1000
m3/d不等, 主要用于小区及工业废水的处理 。
最初的氧化沟主要用于去除水中的 BOD和 COD,以满足污
水的排放标准 。 随着水体富营养化问题的出现, 许多国家都
开始控制进入水体中的氮和磷的排放量, 并制定了较为严格
的污水处理厂出水中氮和磷的排放标准 。 一些不仅能去除污
水中的 BOD和 COD,而且兼具有生物脱氮除磷功能的氧化
沟应运而生, 这就是第二代氧化沟 。
氧化沟工艺的演变图
三沟式
单沟式
双沟式
AE 型
DE 型
( BioD NP )
DE 型
( BioD N )
出水堰
厌氧池
沉淀池
氧化沟
转刷
图例
工作特性分析
根据 A/O和 A2/O生物脱氮除磷的工艺原理, 人们发现改变氧
化沟的构造和操作方式就可以在其中形成与 A/O和 A2/O工艺
类似的环境, 从而使其实现脱氮除磷的目的 。 这是因为氧化
沟具有其特殊的水流混合特性, 它界于推流式和完全混合式
之间, 或者说基本上是完全混合式, 同时又具有推流式的某
些特征 。
如果着眼于整体, 可以认为氧化沟是一个完全混合池, 其
中的污水水质几近一致, 它因此可以处理高浓度有机废水,
能够承受水量和水质的冲击负荷 。
如果着眼于氧化沟中的某一段, 就可以发现某些推流式的
特征 。 这种水流搅动情况和溶解氧浓度沿池长变化的特征,
十分有利于活性污泥的生物凝聚作用, 且可以利用来进行硝
化, 反硝化作用以及吸磷, 释磷作用, 以达到生物脱氮除磷
的效果 。
工艺特点
生产实践和试验研究表明, 氧化沟污水处理技术
的主要优点是：
处理流程简单, 构筑物少, 一般情况下可不建
初沉池和污泥消化池, 某些条件下还可以不建二
沉池和污泥回流系统, 因此基建费用较省；
处理效果好且稳定可靠, 出水水质不仅可满足
BOD5和 SS的排放标准, 且可实现脱氮, 除磷等
深度处理的要求；
工艺特点
采用的机械设备少, 运行管理十分方便, 不要求具有
高技术水平的管理人员；
对高浓度工业废水有很大的稀释能力, 能承受水量,
水质的冲击负荷, 消除其对活性污泥细菌的抑制作用,
而且对其中含有的不易降解的有机物也有较好的处理
效果；
氧化沟污泥生成量少, 且已在氧化沟中得到好氧稳定,
不需要设污泥消化池, 因而使得污泥后处理大大简化,
节省运行费用, 且便于管理；
当需要进行脱氮除磷处理时, 氧化沟的能耗和运行费
用较传统的处理流程低 。
氧化沟技术由于具有以上的潜质和灵活机动性,
因而越来越受到各国环保专家和环保工作者的重
视, 不仅在欧洲得到了相当程度的普及, 也受到
了美国等国家的欢迎 。 美国环保局 (EPA)曾对氧
化沟系统及其它生物处理系统的基建费用和运行
费用进行了比较, 其报告结论是：, 氧化沟能够
通过最低限度的操作, 稳定地达到 BOD5和 TSS
去除率的要求 。 同时, 成本数据 …… 表明, 在
379m3/d ~ 3,7850m3/d的流量范围内, 氧化
沟比其他技术更经济有效 。,
氧化沟的形式
氧化沟根据其构造和运行特征, 并根据不同的发
明者和专利情况可分为不同的类型 。 以下介绍几
种常用的典型的氧化沟系统 。
Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟是 60
年代末由荷兰 DHV公司
研制成功的, 当时开发
这一工艺的主要目的是
寻求一种 渠道更深, 效
率更高和机械性能更好
的系统设备, 来改善和
弥补当时流行的转刷式
氧化沟的技术弱点 。 其
构造如图所示 。
卡鲁塞尔氧化沟图
1一出水堰,2一曝气器
技术特征
由图可知, 这是一个多沟串联的系统, 进水与活
性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流
动 。
Carrousel氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气
器, 每组沟渠安装一个, 均安装在同一端, 因此
形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以
及外环的缺氧区 。 这不仅有利于生物凝聚, 还使
活性污泥易于沉淀 。 其 BOD5去除率可达 95%—
99%,脱氮效率约为 90%,除磷效率约为 50%。
Carousel氧化沟的表面曝气机单机功率大, 其
水深可达 5m以上, 使氧化沟占地面积减少, 土
建费用降低 。
由于曝气机周围的局部区域能量强度比传统活
性污泥曝气池中的强度高得多, 使得氧的转移效
率 大 大 提 高, 平 均 传 氧 效 率 达 到 至 少
2.1kg/kw·h。
因此, Carrousel氧化沟具有极强的混合搅拌耐
冲击能力 。 当有机负荷较低时, 可以停止某些曝
气器的运行, 在保证水流搅拌混合循环流动的前
提下, 节约能量消耗 。
Carrousel氧化沟的发展
为 了 满 足 越 来 越 严 格 的 水 质 排 放 标 准,
Carrousel氧化沟在原有的基础上开发出了许多
新 的 设 计, 实 现 了 新 的 功 能 。 这 些 新 的
Carrousel氧化沟在提高处理效率, 降低运行能
耗, 改进活性污泥性能和生物脱氮除磷方面成为
新沟型 。
主要包括,
单级标准 Carrousel工艺和变形；
Carrousel DN/Carrousel2000工艺；
新型的四段, 五段 Carrousel/BardenPho工艺
系统 。
Carrousel氧化沟的发展
Carrousel2000是一种反硝化脱氮工艺, 其突出的优点
是可实现硝化液的高回流比, 达到较高程度的脱氮率,
同时无需任何回流提升动力 。
卡鲁塞尔 BarDNP系统是在 Carrousel2000下游增设了
第二缺氧池及再曝气池, 达到了更高程度的脱氮 。
Carrousel氧化沟的发展
目前, 一种最新型的 Carrousel氧化沟系统诞生
在荷兰的 Dukh城西部的 Leidsche Rijn,其主要
特点是比普通 Carrousel氧化沟深, 达到 7.5m，
独特的圆形缠绕式设计降低了建设成本和减少了
污水厂土地占用 。 但随着对环境要求严格, 去除
污染物目标的增加, 氧化沟工艺流程也变得越来
越复杂, 增加了应用的局限性 。
工程实例－昆明第一污水处理厂
昆明第一污水处理厂采用了 Carrousel/BarDNP
氧化沟, 其主要设计指标如表所示 。
设计运行参数为：
混合液浓度,4 g/L
污泥负荷,0.05 kgBOD5/kgMLSS?d
污泥产率,0.65 kgMLSS／ kgBOD5
回流污泥浓度,8g/L
污泥回流比,100%
污泥龄：＞ 30d
流速,0.3 m/s
项目 BOD5
(mg/L)
COD
(mg/L)
SS
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
进水 180 360 200 30 －
出水 15 30 10 10 0.5 ~ 1
昆明第一污水处理厂
该厂于 1991年投产以来, 大部分出水指标均能达
到设计要求, 且磷的去除效果十分理想, 出水 TP
能维持在 0.5mg/L以下, 去除率稳定在 90%左右 。
效果较差, 且不稳定的是 TN指标 。
运行中主要存在的问题是氧化沟流速不够, 推动
力不能满足需要, 使得氧化沟中存在污泥沉淀现
象, 有时甚至比较严重 。 再则是氧化沟中供氧不
足, 这是造成 NH4+-N硝化不好, 总氮去除效果差
的主要原因 。
交替式氧化沟
交替式氧化沟是由丹麦 Kr?ger公司创建的, 有二池和三
池交替工作的两种情况 。
二池交替工作的氧化沟又可分为 V— R型, D型, 如图所
示 。
交替工作的氧化沟 (V-R型 ) 图
1－沉砂池； 2－曝气转刷； 3－出水堰；
4－排泥管； 5－污泥井； 6－氧化沟
二池交替工作的氧化沟 (D型 ) 图
1－沉砂池； 2－曝气转刷,3一出水堰
4一排泥管； 5一污泥井
V— R型氧化沟是将曝气沟渠分为 A,B两部分,
其间有单向活扳门相连 。 利用定时改变曝气转刷
的旋转方向, 以改变沟渠中的水流方向, 使 A和 B
两部分交替地作为曝气区和沉淀区, 因此不需另
设二沉池 。 当沉淀区改变为曝气区运行时, 己沉
淀的污泥会自动与水相混合, 因此不需设置污泥
回流装置 。 这种系统简化了流程, 节省了基建费
用和运行费用, 管理也很方便 。
D型氧化沟由容积相同的 A,B两池组成 。 串联
运行, 交替地作为曝气池和沉淀池, 一般以 8小
时为一个运行周期 。
该系统可得十分优质的出水和稳定的污泥, 同
样不需设污泥回流装置 。
缺点是曝气转刷的利用率仅为 37.5%。
为了克服 D型系统
的缺点, Kr?ger
公司又开发了三
沟式 (T型 )氧化沟,
从而将设备利用
率提高到了 58%，
而后发展的动态
顺序沉淀 (DSS)
氧化沟的设备利
用率为 70%。
三池交替工作氧化沟系统 (T型 )图
1－沉砂池,2－曝气转刷,3－出水溢流堰：
4－排泥井,5－污泥井
交替式氧化沟主要是为了去除 BOD5。
如果要同时除磷脱氮, 对于双沟式氧化沟就需在
氧化沟前后分别增设厌氧池和沉淀池 (DE型 )。
三沟式氧化沟除磷脱氮可在同一反应器中完成 。
值得一提的是, 这些简单的氧化沟系统没有单独
设置反硝化区, 但由于运行过程中设置了停曝期
来进行反硝化, 从而获得较高的氮去除率 。
除磷脱氮双
沟式氧化沟
技术原理
双沟式氧化沟的
生物脱氮功能是
通过特殊的运行
方式, 创造一定
的条件, 使硝化
和反硝化在沟中
交替发生而完成
的 。
生物脱氮氧化沟工艺原理图
(交替式氧化沟生物除磷脱氮工作状态 )
N－好氧状态,DN－脱氮处理,AN－厌氧预处
理,S－沉淀,A,B,C,D－运行状态
双沟式氧化沟工艺就是根据以上原理, 利用逻
辑程控系统使污水交替进入氧化沟, 并利用双速
转刷来控制溶解氧的浓度, 以达到在沟中交替进
行硝化及反硝化作用, 从而达到脱氮的目的 。 双
沟式氧化沟工艺通过在氧化沟前加厌氧池, 达到
除磷的目的 。
工程实例－东莞市塘厦镇水质净化厂
东莞市塘厦镇水质净化厂是我国最早应用, 除磷脱氮双沟
式氧化沟技术, 的污水处理厂 。 设计规模为 3× 104m3/d，
一期工程为 1.5× 104m3/d。 该厂于 1996年 4月通过验收,
稳定运行至今 。 其主要工艺流程如图所示 。
东莞市塘厦镇水质净化厂处理流程图
沟 1及沟 2硝化及反硝化交替进行, 一个周期循
环时间 240min。 硝化阶段按溶解氧的要求来
控制转刷的开启 (溶解氧设计值 3mg/L)。 反硝
化阶段双速转刷 (慢速 )以停 35min,开 5min的
程序交替进行 。
主要技术参数
pH值,6.5 ~ 7.5
碳氮比值,BOD:TN＞ 4.8
碳磷比值,BOD:TP＞ 30
BOD负荷,0.05~0.15kgBOD5/kgMLSS?d
污泥龄,15~20d
混合液浓度,4000~5000mg/L
溶解氧：厌氧段 DO?0.2mg/L，缺氧段 DO=0.5~0.8mg/L，好氧段
DO=2~3mg/L
关键设备：
转刷为 Kr?ger公司专利产品, 氧的利用率高,
并可按硝化和反硝化过程而改变转刷的速度, 控
制沟中溶解氧以达到降低能耗的目的 。
PLC逻辑程控系统, 可靠性高, 实现工艺控制
参数简单灵活, 修改行程指令, 与其他装置联接
方便 。
三沟式氧化沟技术特征
该系统由三个相同的氧化沟组建在一起作为一
个单元运行, 三个氧化沟之间相互双双连通 。
在运行时, 两侧的 A,C两池交替地用作曝气池
和沉淀池 。 中间的 B池一直维持曝气, 进水交替
地引入 A池或 C池, 出水相应地从 C池或 A池引出 。
这样做提高了曝气转刷的利用率, 还有利于生物
除磷 。
进水的分配和出水调节堰完全靠自控装置控制 。
三沟式氧化沟的脱氮是通过双速电机来实现的,
曝气转刷能起到混合器和曝气器的双重功能 。
三沟式氧化沟的技术原理
三池交替工作式氧化
沟的运行过程可分为
6个阶段, 如图所示 。
整个工作周期为 8小时,
上述各工作阶段的时间,
应根据水质情况进行调
整 。 显然, 三沟式氧化
沟是 A-O(兼氧 /好氧 )
活性污泥系统, 可以完
成有机物的降解和硝化
反硝化过程, 取得良好
的 BOD5去除效果和脱
氮效果 。 依靠三池工作
状态的转换, 可以免除
污泥回流和混合液回流,
运用费用可大大节省 。
工程实例－邯郸市东污水处理厂
邯郸市东污水处理厂是我国利用丹麦政府赠款引进丹麦 Kr?ger公司
三沟式氧化沟技术修建的, 也是我国的第一座三沟式氧化沟污水处理
厂 。 该厂占地 5万 m2,总设计规模为 10万 m3/d,其中工业废水和生
活废水各占 50%。 汇水面积 26km2,规划服务人口 35万 。 一期工程
处理流量为 6.6万 m3／ d,于 1990年 11月投入使用 。
邯郸市东污水处理厂污水污泥处理工艺流程图
主要处理构筑物技术参数
曝气沉砂池, 长 22m,有效容积 2× 245m3,处理水量
10万立方米, 近期水力停留时间为 1min。
配水井, 两座, 每座安设 3个 5m长的可调节溢流堰,
控制向对应的 3座氧化沟的进水 。
氧化沟, 两组三沟式氧化沟, 每组平面尺寸 98× 73m，
水深 3.5m,两组总容积为 39900m3,共装有直径 1m，
长 9m的曝气转刷 28台 (转速 72r／ min,功率 45kw,充
氧能力 74kgO2/h),在两侧的沟渠内设有 5m长的可调式
溢流堰 32个, 水力停留时间约为 16小时 (包括沉淀 )。
污泥浓缩池, 直径 16m,容积 600m3,设栅式连续刮
泥机, 污泥浓度可由 4g/L提高到 40g/L。
污泥脱水机, 采用 2台带式压滤机 (HP— 2000型 ),带
宽 2000mm,单台能力 12~15m3/h,功率 2.5kw,脱
水后含固率为 20%左右 。
1991年 4月后运行趋向正常, 各项水质指标均达到了设计要求, 具
体进出水水质如表所示 (1991年 4 ~ 10月 )。
邯郸市东污水处理厂进出水水质一览表
项目 BOD5
(mg/L)
COD
(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
进水 范围 90~130 178.8~225 70~150 14.5~22.3 38.5~50.4 6.9~13.3
平均 105.8 194.8 95.5 17.4 43.8 8.3
出水 范围 2.5~17.1 19.5~35.8 5.5~11.8 0.65~4.1 8.9~17.9 1.8~5.3
平均 6.8 26.6 7.7 2.5 11.7 3.1
设计
要求
范围 134 160.0 22.0 －
平均 15 20.0 2 ~ 3 6 ~ 12
ObraI氧化沟
Orbal氧化沟是一种多渠道的氧化沟系统, 沟中有若干多孔
曝气圆盘的水平旋转装置, 用以进行传氧和混合 。 此法是由
南非的 Huisman提出的, 后来这项技术被转让给 Envirex公
司加以推广 。 该公司于 1970年开始把它投放市场, 并在设计
上进行了一些改进, 从而使该系统在经济上更具竞争力, 目
前已有 200多座 Orbal氧化沟在运转 。
Orbal氧化沟图
ObraI氧化沟
氧化沟由多个同心的沟渠组成, 沟渠呈圆形或椭圆形,
进水先引入最外的沟渠, 在其中不断循环的同时, 依次
引入下一个沟渠, 最后从中心沟渠排出, 这相当于一系
列完全混合反应池串联在一起 。 但是 n个串联的完全反应
池与单个渠的动力学是不同的, Orbal系统中每一圆形沟
渠均表现出单个反应器的特性 。 例如, 对氧的吸收率进
水渠最高, 出水渠最低, 相应溶解氧浓度从外沟到内沟
依次增高, 渠与渠之间有相当大的变化 。 用这种方法,
Orbal系统具有接近推流反应器的特性, 可以达到快速去
除有机物和氨氮的效果 。 Orbal这种串联形式, 可以兼有
完全混合式与推流式的优点 。
ObraI氧化沟技术特征
曝气设备均采用曝气转盘 。 由于曝气盘上有大
量的曝气孔和楔形突出物, 增加了推进混合和充
氧效率, 水深可达 3.5~4.5m,并保持沟底流速
0.3~0.9m/s。 同时可以借助配置各沟中不同的
曝气盘数目, 变化输入每一沟的供氧量 。
圆形或椭圆形的平面形状, 比渠道较长的氧化
沟更能利用水流惯性, 可节省推动水流的能耗 。
多渠串联的形式可减少水流短流现象 。
Orbal氧化沟的分区
常用的 Orbal型氧化沟分为三条沟渠, 第一渠道的容积约为总容积
的 60%／ 70%,第二渠约为总容积的 20%／ 30%,第三渠则仅占
总容积的 10%。 在运行时, 应保持第一, 二及三渠的溶解氧分别为
0,1及 2mg/L,即为所谓三沟 DO的 0-1-2梯度分布 。 第一渠中氧的
吸收率很高, 通常高于供氧速率, 供给的大部分溶解氧立即被消耗
掉 。 因此即使该段提供 90%的需氧量, 仍可将溶解氧的含量保持在
0左右 。 在第二, 三渠道中, 氧的吸收率比较低, 尽管反应池中供氧
量比较低, 溶解氧的量却可以保持较高的水平 。 为了保持 Orbal氧化
沟中这种浓度梯度, 可简单地通过增减曝气盘的数量, 来达到调节
溶解氧的目的 。 在氧化沟中保持 0-1-2的浓度梯度, 可达到以下目的：
(1)在第一渠内仅提供将 BOD物质氧化稳定所需的氧, 保持溶解氧
为 0或接近 0,既可节约供氧的能耗, 也可为反硝化创造条件；
(2)在第一渠缺氧条件下, 微生物可进行磷的释放, 以便它们在好
氧环境下吸收废水中的磷, 达到除磷效果；
(3)在三条沟渠中形成较大的溶解氧梯度, 有利于提高充氧效率 。
Orbal氧化沟的脱氮
Orbal氧化沟特有的三沟溶解氧呈 0-1-2的分布正创造
了一个极好的脱氮条件, 其独特之处是大部分硝化反应
发生在第一沟 。 如果硝化只发生在后面两个沟内, 则反
硝化部分只有回流污泥中的硝酸盐, 即使污泥回流比高
达 100%,也只有 50%的硝酸盐进行反硝化 。 根据市政
工程华北设计研究院的测试结果, 在污泥回流比为 60%
时, 外沟测得的 TN去除率即达 88%,所以在第一沟内同
时发生了硝化和反硝化 。 对这种现象的解释是：在整个
第一沟内存在缺氧与曝气区域 。 根据现场测试结果, 在
曝 气 转 碟 上 游 1m 至下游 3m 的 沟 长 范 围 内 一 般
DO<0.5mg/L,部分区域甚至可达 2— 3mg/L,可将此
看作曝气区域, 其他区域则为缺氧区域 。 生物处理系统
为多种微生物群体共生的系统, 污水在经过曝气区域时
可发生硝化反应, 在缺氧区域则进行氮的脱除, 加上污
水是先进入外沟, 为反硝化反应提供了充足的碳源 。 使
得在第一沟内, 氮得到了很好的去除 。
工程实例－牛口峪污水处理厂
我国北京燕山石化公司牛口峪污水处理厂采用了 Orbal型氧化沟, 其工
艺流程如图所示 。 该厂的设计规模为 6× 104m3/d,主要处理乙烯生
产过程中所排废水及居民区少量的生活污水 。 该厂采用 Orbal氧化沟为
二级生物处理工艺, 全套技术由美国引进, 配套设备为国内产品, 于
1994年 12月建成投产 。
牛口峪污水处理厂工艺流程图
注,pH值进水为 6— 9，出水为 6— 8.5
设计进、出水水质一览表
项目 BOD5/(mg/L) COD/ (mg/L) SS/(mg/L) 油 /(mg/L)
进水 180 300 200 40
出水 25 80 20 4
生物处理工段设计为平行的两个系列, 每个系列包括 1个 Orbal氧
化沟和 2个辐流式二沉池 。 每个氧化沟设 24组曝气转碟, 外, 中,
内沟各安装 8组 。 氧化沟的平面布置如图所示 。
平面布置图
1— 曝气转碟
单个氧化沟的主要设计参数如下：
设计进水流量,1250m3/h
水力停留时间,14.2h
泥龄,35d
有效水深,4.26m
MLSS,4000mg/L
污泥负荷,0.074kgBOD/kgMLVSS/d
0.110kgCOD/kgMLVSS/d
容积分配,56:26:18(外,中,内 )
溶解氧分配,0-1-2mg/L(外 -中 -内 )
一体化氧化沟
概念
一体化氧化沟又称合建式氧化沟, 集曝气, 沉淀,
泥水分离和污泥回流功能为一体, 无需建造单独
的二沉池 。 最早的 Pasveer氧化沟也是一体化氧
化沟, 因为它是间歇运行, 曝气和沉淀是利用一
沟完成的 。 而近年来由丹麦引进的三沟 (T型及
DSS型 )氧化沟属于序批式 (SBR)操作方式, 也
属于此范畴 。 这里所说一体化氧化沟是指曝气净
化与固液分离操作同在一个构筑物中完成, 即自
动回流, 连续运行, 设备利用率为 100％ 。
一体化氧化沟工艺的主要特点
工艺流程短, 构筑物和设备少, 不设初沉池, 调节池和
单独的二沉池, 污泥自动回流, 投资少, 能耗低, 占地
少, 管理简便；
处理效果稳定可靠, 其 BOD5和 SS去除率均在 90% ~
95%或更高, COD的去除率也在 85%以上, 并且硝化,
脱氮作用明显；
产生的剩余污泥量少, 污泥不需硝化, 污泥性质稳定,
易脱水, 不会带来二次污染；
造价低, 建造快, 设备事故率低, 运行管理工作量少：
固液分离效果比一般二沉池高, 能使整个系统在较大的
流量浓度范围内稳定运行；
污泥回流及时, 减少了污泥膨胀的可能 。
一体化氧化沟技术的发展
一体化氧化沟技术开发至今迅速得到发展, 并在实际生
产中得到应用 。 较有代表性的是：
联合工业公司 (UII)的船式沉淀器 (BOAT)；
Armco环境企业公司的 BMTS系统；
EIM— CO公司的 Carrousel渠内分离器； Lakeside设
备公司的边墙分离器；
Lightin公司的式边墙内渠和边渠沉淀分离器；
Envirex公司的竖直式氧化沟 。
一体化氧化沟的固液分离器
固液分离器是一体化氧化沟的关键技术设备, 可
分为外置式和内置式两种 。
从本质上来说,
外置式固液分离器是利用平流沉淀池的分离原
理；
内置式则是利用竖流沉淀池和斜板沉淀池的工
作原理 。
因此, 如何在氧化沟内创造适合的水力条件是实
现氧化沟内良好固液分离的前提 。 设计良好的分
离器结构要有利于消除剧烈的紊动, 保持较平稳
的层流状态, 有利于固液分离的良好效果 。
内置式固液分离器
如船式分离器和 BMTS
沟内分离器, 见图 。
固液分离器内相对静止
的水流和氧化沟内流动
水流间产生的压力差所
形成的抽吸作用, 是回
流作用的主要推动力 。
由于依靠重力沉降, 出
水效率很大程度上取决
于分离器内混合液的上
升流速和污泥沉速 。 BOAT式一体化氧化沟图
I一污泥斗； 2,4— 溢流堰；
3一回流孔； 5— 船式分离器
外置式固液分离器
如中心岛及侧沟内
式固液分离器, 见
图 。
这种沉淀装置, 沟
断面和沟内的正常
流动与分离装置不
存在相互的影响,
水力条件较好 。
中心岛式一体化氧化沟图
工程实例 — 安阳市豆腐营工业区污水处理厂
安阳市豆腐营工业区污水集中处理厂采用了水解 — 接触氧化 — 一体
化氧化沟工艺, 对豆腐营工业区内的高浓度废水进行集中处理, 取
得了比较理想的处理效果, 其工艺流程如图所示 。 该厂设计规模为
2.2万 m3/d,一期工程完成 1.2万 m3/d。
注：进水 pH值为,6~12。
进、出水水质一览表
项目 BOD5/(mg/L) COD/ (mg/L) SS/(mg/L) 色度 /(倍 )
进水 483.71 1229 371.51 350
出水 21.55 70.48 23.54 30
安阳市豆腐营工业区污水处理厂工艺流程图
工程实例 — 安阳市豆腐营工业区污水集中处理厂
主要构筑物设计
水解池：钢筋混凝土结构, 设计能力为 1.2万 m3/d,两池并联, 每
池建筑面积 215.62m2,共计 431.24m2,有效深度 3.9m,斗底深
1.1m,池内设有布水系统和集水槽, 总有效容积 1681.8m3,水力
停留时间为 3.36h。
接触氧化池：钢筋混凝土结构, 建筑面积 400m2,深 4.4m,总容
积为 1320m3,水力停留时间为 2.3h。 每组两池, 共计 8池 。 进水靠
闸板控制, 安装启闭机 4台；进气靠阀门控制 。
一体化氧化沟：分两池, 每池设中心隔墙成为两条沟, 池深 2.5m，
有效水深 2.24m,沟长 90m。 每沟宽 10m,边坡为 1:1。 氧化沟总
有效容积 7200m3,水力停留时间为 14.4h。 两池独立运转, 每池安
装三台直径 1m,长 6m的曝气转刷, 每台功率为 30kw,共计
180kW,每立方米污水配备 25w动力, 沟内设计流速 0.3m/s。 每
池氧化沟中设计一座多斗沉淀船, 船长 24m,宽 7m,有效水深
1.7m,实际有效容积 28m3,为混合式结构 。
污泥脱水：污泥浓缩池, 为一高位池, 长 6m,宽 3m,有效水深
3m,分为两格, 每个池内安装有搅拌装置；污泥脱水间, 建筑面积
为 200m2,安装 2m带式压滤机一台, 配备加药设备 。
