氧化沟工艺介绍 以及污泥驯化过程介绍.doc

氧化沟的起源
氧化沟（Oxidation Ditch）是一种活性污泥法工艺，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称作“氧化沟”，又称“环形曝气池”，属于延时曝气法之列。
早在1920年，英国（Sheffield）首次建成氧化沟，采用桨板式曝气机，曝气效果不理想，该处理厂被认为是现代氧化沟的先驱，但当时尚未出现“氧化沟”一词。1925年Kessener开始研制转刷曝气机，被称作“Kessener转刷”。Pasveer于1954年将Kessener转刷用在荷兰Voorschoten的氧化沟中，从此以后才有“氧化沟”这一专业术语。该技术因其设计者被命名为怕斯维尔（Pasveer）氧化沟。
如同活性污泥法一样，自从第一座氧化沟问世以来，至今氧化沟工艺演变除了许多变形工艺方法及配套设备如：卡鲁塞尔氧化沟、交替工作式氧化沟、奥贝尔氧化沟、一体化氧化沟、微孔曝气氧化沟及其它类型氧化沟。
氧化沟法不仅能去碳还能脱氮除磷，处理效果稳定，耐冲击负荷，设计运行灵活；建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率[达2.5～3.0 kgO2/(kW·h)］。另外，氧化沟泥龄长，污泥较为稳定，一般可以不再做稳定和处理而直接处置，省却了污泥稳定化设施，大大简化了工艺流程，运行管理非常简单，因此很快在世界各国得到广泛应用。如今，它已成为一种重要的污水生物处理技术，不仅用于城市污水处理，而且用于工业废水的生化处理。
据统计，国内采用氧化沟工艺的处理厂只江西省就已有100座。近年来不仅氧化沟的数量在增加，其处理规模和处理对象也在不断扩大，而且几乎扩大到几乎覆盖所有行业的废水处理。

氧化沟的主要类型及特点
根据氧化沟的构造和运行特征，并根据不同的发明者和专利情况可分为：卡鲁塞尔氧化沟、交替工作式氧化沟、奥贝尔氧化沟、一体化氧化沟、微孔曝气氧化沟及其它类型氧化沟。
1、 卡鲁塞尔氧化沟
应用立式低速表面曝气器提供氧并推动水流前进，是由荷兰Carrousel发明，其目的是寻求渠道更深的氧化沟和效率更高、机械性能更好的系统设备，以弥补当时氧化沟的占地面积大等缺点。目前为了适应脱氮除磷的要求，又开发了卡鲁塞尔2000等类型的氧化沟。

采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟
2、 交替工作式氧化沟
早期是丹麦Kruger公司开发的工艺流程，在国外采用的形式主要是双沟（D）式氧化沟，即双沟交替在好氧和沉淀的状态下工作，以免除分离式的二沉池，并可完成硝化与反硝化过程。为占领发展中国家市场，又开发了三沟式（T型）氧化沟，提高了设备利用率（58.3%）。

三沟式氧化沟
3、 奥贝尔氧化沟
由多个同心的环形沟渠组成，废水从外沟依次流入内沟，曝气设备采用曝气转盘，各沟有机物和溶解氧浓度均不相同，因此可以实现脱氮除磷的目的，这类型的氧化沟在美国应用很多。

奥贝尔氧化沟
4、 一体化氧化沟
氧化沟和二沉池合建为一体的氧化沟称为一体化氧化沟，可省去污泥回流系统，基建投资较省。

船型一体化氧化沟
5、 微孔曝气氧化沟
由广东省环境工程装备总公司发明的微孔曝气氧化沟（专利号ZL00227846.4），采用微孔曝气，具有工艺先进、出水水质稳定、占地少、节能等特点。
6、 其它类型的氧化沟
如射流曝气（JAC）氧化沟，U-型氧化沟等。

A2O微孔曝气氧化沟介绍
A2O微孔曝气氧化沟是由广东省环境工程装备总公司独立研究开发，并已取得国家专利。此种氧化沟集脱氮除磷于一体。目前，该工艺已被成功用于广东省肇庆市污水处理厂、四川沐川永丰纸业股份有限公司废水处理等多个污水处理项目，并取得了良好的处理效果。
A2O微孔曝气氧化沟具有以下特点：
1、 流程简短、管理方便
流程为预处理——A2O微曝氧化沟——二沉池。有机污染物得到较彻底的去除，剩余污泥高度稳定，无需初沉池和污泥消化池。
2、 占地面积少
因在流程中省去初沉池、污泥消化池，同时氧化沟因采用鼓风曝气，水深可加深到5m以上。池深增大的结果，使氧化沟的面积可相应缩小，因此污水厂总占地面积减少。
3、 具有良好的脱氮除磷效果
微曝氧化沟采用深水微孔曝气和水下推流相结合的微曝系统，充氧能力高，保证氧化沟出水口污水含溶解氧浓度不小于1～2mg/L，保持活性污泥良好的净化功能；充分利用氧化沟水力学特性，混合搅拌充分，完全能维持沟内混合液流速在0.3m/s，防止污泥沉降，使污泥与原水充分混合，彻底进行碳化、硝化反应，且达到较高程度总氮的去除。
微曝氧化沟工艺出水水质好，运行稳定，因设置了前置厌氧池和缺氧池，可以取得含好的脱氮除磷效果。
4、 节省能耗
氧化沟综合能耗的80%为曝气装置的电耗，微曝氧化沟工艺从根本上改变了曝气方式，由表曝改为微曝，提高了供氧能力和氧利用率，显著降低曝气能耗，较一般氧化沟综合能耗降低30%，运行费用可节省20%。

微曝氧化沟流程及各段作用
一、 微曝氧化沟处理工艺流程

微曝氧化沟处理废水工艺流程
二、 微曝氧化沟各段作用
1、厌氧段
在厌氧池中．污水首先与回流污泥在厌氧状态下混合和搅拌。细菌在厌氧状态下释放聚存的磷．这一过程中．保持无氧条件是很重要的。否则不利于细菌对磷的释放．在厌氧条件下被释放的磷将和入流污水中所含的磷一起在有氧条件下重新被细菌的细胞吸收
2、缺氧段
厌氧池出来的混合液流入缺氧池．并与来自氧化沟的内回流混合液均匀混合．由于缺少溶解氧．细菌从硝酸盐中夺取氧以用于生物降解有机物．因此．在硝化过程中产生的硝酸盐在反硝化过程中转化为氮气释放．污水中的大部分氮因此而被去除
3、好氧段
缺氧池出来的混合液流入氧化沟．在有氧条件下降解有机物。另外有氧条件促使氨氮转化为硝酸盐，在此阶段，磷也被细菌重新吸收。

微生物用于污水处理的原理
在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥。活性污泥由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为微生物所降解的有机物和无机物组成，其中微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥微生物是由细菌、真菌、原始动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。
在活性污泥处理系统中，有机污染物从污水中被去除的过程就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程。在处理过程中，废水中的溶解性有机物通过细菌的细胞壁和细胞膜被细菌所吸收，固体和胶体的有机物先附着在细菌体外，由细菌所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，再渗入细胞。细菌通过自身的生命活性，将一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，而把另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质，生长繁殖，产生更多的细菌。这个过程大概分为以下阶段：
1、 初期吸附去除：微生物靠体外分泌的多糖类黏质层吸附污水中呈悬浮和 胶体状态的有机污染物。
2、 微生物的代谢：被摄入细胞体内的有机污染物在各种胞内酶的催化作用下，微生物对其进行代谢反应。
3、 活性污泥的沉淀分离：使菌体从水中分离出来，多使用重力沉淀法。

活性污泥法处理废水原理图

常见微生物的种类及演变
微生物是活性污泥的主体。在活性污泥对有机污染物质的净化过程中，各种微生物种类也在不断变化着。在活性污泥系统启动的初期，活性污泥尚未得到良好的培育，混合液中游离细菌居多，处理水质欠佳，此时出现的原生动物，最初是肉足类占优势，继之则是以游泳型的纤毛虫（如豆形虫、肾形虫、草履虫等）为主，而当活性污泥菌胶团培育成熟、结构良好、活性较强、处理水水质良好时出现的原生动物则以带柄固着型的纤毛虫（如钟虫、等枝虫、聚缩虫和盖纤虫）为主。
细菌是活性污泥组成和净化的中心，是微生物的最主要成分。组成活性污泥的细菌中，一般通过显微镜可以确认的细菌有形成絮凝体的细菌、生枝动胶菌和形成丝状体的细菌、球衣菌属。动胶菌属是形成活性污泥的一种重要的细菌，菌体由透明胶状物质包覆，经常以指状、树枝状和云状方式增长。球衣菌属是会形成一种杆菌排列在透明鞘内的丝状体，它们能分泌出具有粘着性的胶体物质，不仅使细菌互相黏结形成菌胶团，并对微小颗粒及可溶性有机物也具有吸附和黏结作用，并进一步促进活性污泥絮凝体的形成。菌胶团细菌有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力，并为原生动物和微型后生动物提供了良好的生态环境。
原生动物不仅是和细菌一起在污水净化中起主要作用的生物，而且是表示处理过程是否良好的一种重要的指示性生物。动物性营养型的原生动物（如动物性鞭毛虫、变形虫、纤毛虫等）能直接利用水中的有机物质，对水中有机物的净化起一定的积极作用。
原生动物可以直接利用溶解性的有机物，因此在一定程度上可以和细菌一起直接起到净化废水的作用。原生动物大量吞噬游离的细菌，可以使处理过的废水由浑浊变为清澈，悬浮物、有机氮和BOD浓度降低。原生动物如钟虫、累枝虫、草履虫等能分泌促进微生物凝聚的物质，促进细菌自身具有的生物凝聚作用，使絮凝污泥絮凝更好。由于原生动物对环境条件的要求不同，所以常常可以利用原生动物的种类、数量级形态上的变化，判断废水处理系统内运行状况的优劣。

微生物的培养驯化
1、 污泥培养
为活性污泥的微生物提供一定的生长繁殖条件，即营养物质、溶解氧、适宜的温度和酸碱度等，经过一段时间，就会有活性污泥形成，并且在数量上逐渐增长，最后达到处理废水所需的污泥浓度。对于城市污水，其中菌种和营养物质都具备，因此可以直接用城市污水进行培养。
2、生物相的演替
在培菌过程中，随着环境条件的变化，其中主要是BOD浓度的不断降低，系统中微生物的种类和数量也相应地起着变化。在培菌初期，水中有机物浓度很高，污泥尚未形成，还没有明显的处理效果，这时，曝气池可见大量游离细菌，接着出现的是植物性鞭毛虫的杆囊虫和动物性鞭毛虫的波多虫等。此外，还能看到一些数量的变形虫，但不久就出现了掠食细菌能力更强的纤毛虫类原生动物，先是小型的掠食细菌的游动型纤毛虫如豆形虫、肾形虫等大量出现，继而出现掠食小型纤毛虫的漫游虫、裂口虫和草履虫等。随着培菌的进展，水质有机营养源逐渐别消耗，游动型纤毛虫逐步让位给固着型纤毛虫，它们以尾柄固着在污泥絮体上生长，因此，钟虫类固着型纤毛虫的出现和增长就标志着活性污泥的逐步形成和增长，随着污泥日趋成熟，处理效果也越来越高，水中有机物减少到极低时，便出现了吞噬散落污泥的轮虫，故轮虫的出现是污泥成熟及净化程度高的标志。

活性污泥培养中微生物的演替
3、驯化
通过驯化使污泥中的微生物适应废水环境。