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一、什么是氧化沟？
氧化沟(Oxidation Ditch，OD)又称为连续循环式反响器(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置厂，但曝气效果不理想，被以为是现代氧化沟的雏形。
1954年，第1个氧化沟在荷兰海牙北部的沃绍本(Voorschoten)建造并实验胜利，其根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讨所(TNO)的帕斯维尔(A˙Pasveer)教授创造的，故被命名为帕斯维尔(Pasveer)氧化沟。从此开端有“氧化沟”这一专用术语。尔后，氧化沟经过普遍应用和不时开展，在污水处置中凸现出其共同的特性和优秀的处置效果而赢得世人喜爱。
我国于20世纪80年代开端引进和研讨这项技术，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置之中。
二、氧化沟工艺的类型
氧化沟自发明以来，以其优秀的处置才能、烦琐的维护管理赢得世人的注目，现已开展为2种组合方式(与沉淀池分建式或合建式)、3种工作形式(交替式、半交替式和连续式)、20多种型式。
1、交替工作式氧化沟
是指在一沟或多沟中按时间次第对氧化沟的曝气操作和沉淀操作作出调整换位，以获得最佳的或请求的处置效果。其特性是氧化沟曝气、沉淀交替轮作，不设二沉池，不需污泥回流安装。根本类型有A型、D型、T型和VR型4种。
1.1 A型氧化沟
是单沟运转系统(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、间歇运转的污水处置，如早期的P型氧化沟。
1.2 D型氧化沟
是双沟交替运转系统(图2)，普通由池容完整相同的2个氧化沟组成，2池串联运转，交替作为曝气池和沉淀池，通常以8h为1个工作周期，分4个阶段，控制运转工况能够完成硝化和一定的反硝化。该系统出水水质稳定、不需设污泥回流安装。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，此时转刷全部中止工作，因而转刷的实践应用率低，仅为37.5%。
1.3 T型氧化沟
是3沟交替运转系统(图3)，由3个池容相同的氧化沟组建在一同，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，中间的氧化沟一直停止曝气，不设二沉池及污泥回流安装，具有去除BOD5及硝化脱氮的功用。T型氧化沟可按6个或8个阶段运转，运转周期普通为8h。中沟一直作为曝气池运用，侧沟交替作为曝气池和沉淀池运转，进步了转刷的应用率。
1.4 VR型氧化沟
是单沟交替运转系统(图4)，其结构特性是将氧化沟分红容积根本相等的2局部，其间有单向活拍门相连，应用定时改动曝气转刷的旋转方向来改动沟内水流方向，使2局部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安装。VR型氧化沟有2道单向活拍门和2道出水堰，可完成连续进水或间歇进水。普通一个工作周期为8h，分4个阶段，操作烦琐，机械设备少，出水水质稳定良好，其转刷的实践应用率可到达75.0%。
2、半交替工作式氧化沟
该类氧化沟系统设有单独的二沉池，完成曝气和沉淀的完整别离。最典型的半交替工作式氧化沟就是DE型39卷23期郭昌梓等氧化沟的优缺陷及开展应用型式14289氧化沟。DE型氧化沟是指由2个相同容积的氧化沟组成的双沟半交替工作系统，具有良好的生物除氮功用。
2个氧化沟互相连通，串联运转，可交替进出水，终沉池与氧化沟分建，有独立的污泥回流系统。氧化沟内曝气转刷普通为双速，高速工作时为曝气充氧，低速运转时只推进水流，不充氧。经过2沟内转刷交替处于高速和低速运转，可使2沟交替处于缺氧和好氧状态，从而到达脱氮的目的(图5)。它与D型、T型氧化沟不同之处是氧化沟与二沉池分开，有独立的污泥回流系统。
3、连续工作分建式氧化沟
是氧化沟只作曝气池运用，且进出水流向不变，另设单独的沉淀池。连续工作分建式氧化沟的主要型式有3种:Pasveer氧化沟、Carrousel氧化沟和Orbal氧化沟。
3.1 Pasveer氧化沟
简称P型氧化沟，是早期开发的氧化沟型式，属于第1代氧化沟，最先用于处置村镇污水，间歇运转，后来开展为连续运转，具有分建的沉淀池。氧化沟为跑道形的沟渠，沟上装设1个或数个曝气器推进混合液在沟内循环活动，曝气器主要采用的是程度卧式曝气转刷(图6)。
3.2 Carrousel氧化沟
采用立式低速外表曝气器供氧并推进水流行进。Carrousel氧化沟为多沟串联络统，其特性是外表曝气器设于每沟的端头，在系统中构成好氧、缺氧区，有利于生物脱氮(图7)。由于倒伞型立式表曝机搅拌才能强，传氧效率高，设备数量少，易于管理和维护，所以节能效果显著。因而，Carrousel氧化沟适用于处置范围较大的污水处置厂，在一切氧化沟处置工艺中应用最为普遍，是目前世界上最盛行的氧化沟系统。
3.3 Orbal氧化沟
是在P型氧化沟的根底上开展起来的一种新工艺，是一种多级氧化沟，采用多孔曝气转盘停止传氧和混合。由南非的休斯曼(Huisman)设计创造，南非国度水研讨所研讨和开展的，后来该技术被转让给美国的恩维芮克斯公司(EnvirexInc)加以推行，于1970开端投放市场。典型的Orbal氧化沟由3个椭圆形沟渠构成，污水先引入外沟，在其中不时循环的同时，依次引入下一个沟渠，最后从内沟排水。Orbal氧化沟采用转碟替代转刷停止充氧和推进水流，可经过调整转碟片数和转速调理充氧才能，使其更为灵敏(图8)。
4、连续工作合建式氧化沟又称一体化氧化沟
是将沉淀池设置于氧化沟内，集曝气、沉淀、泥水别离和污泥回流功用为一体。出水由上部排出，回流污泥由沉淀区底部直接进入氧化沟内(图9)。它是美国于20世纪70年代末80年代初至今不断在研讨和开发的一种新型氧化沟技术。我国从1986年开端对这一技术停止研讨开发。
依据沉淀器置于氧化沟的不同部位，一体化氧化沟可分为3类:沟内式、侧沟式和中心岛式。沟内式一体化氧化沟将固液别离器设置于氧化沟主沟内，其主要优点是较为俭省占地，但由于主沟水流要从固液别离器的底部组件经过，流态复杂，不利于固液别离与污泥回流，主要应用型式有BMTS式、BOAT式、C型沟内式、D型沟内式、管式和多斗式等。
侧沟式一体化氧化沟将固液别离器设置在氧化沟的边墙上或外侧，由于减少了水头损失和主沟紊动对别离器的影响，其水力条件和水流流态都比沟内式一体化氧化沟优越，使得氧化沟整体效率更高，主要型式有边墙和中心隔墙式、竖向循环式、侧渠式和斜板式等。
中心岛式一体化氧化沟是将固液别离器设置在氧化沟的中心岛处，由于消弭了别离器对主沟中流态的影响，减少了水头损失，故俭省了曝气设备的能量，同时充沛应用了氧化沟中心岛局部的空间，故减少了占地。
连续工作合建式氧化沟的呈现使氧化沟技术向前迈进了一大步，与传统的氧化沟技术相比，该工艺具有以下主要特性:①工艺流程短，构筑物和设备少，污泥自动回流，管理烦琐;②占地少、造价低、建造快，设备事故率低;③污泥回流及时，减少了污泥收缩的可能。但是目前一体化氧化沟在实践中的应用有一定的不稳定性，在运转和启动方面有不少问题还需求处理。在国内，一体化氧化沟技术仍处于实验和完善阶段。
5、微曝氧化沟
是应用微孔曝气用具有氧应用率高的特性，采用深水微孔曝气，与水下推流相分离，使污泥与原水充沛混合，防止了传统机械曝气氧化沟供氧效率低、污泥容易堆积等缺陷。它是在氧化沟池底分块铺设微孔曝气器经过鼓风曝气停止供氧的，将充氧设备和水流推进设备分开设置。
由于气泡经曝气头释放后阅历从池底至水面的全过程，池越深其在水中的停留时间越长，从而大大进步了供氧才能和氧应用率，使曝气能耗显著降低，与传统氧化沟工艺相比，综合能耗降低30%，运转费用节约20%。该氧化沟在德国等欧美兴旺国度运用较多，国内也在逐渐推行和运用之中。
三、氧化沟工艺的优缺陷
氧化沟工艺是经过一种定向控制的曝气和搅动安装，向混合液传送程度速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟封锁渠道内循环活动，具有特殊的水力学流态和共同的优点。
1、氧化沟工艺的优点
1）具有推流式和完整混合式的特性可有力地克制短流和进步缓冲才能
由于混合液在反响池中循环活动，因而，在短期内(如一个循环)呈推流状态，而在长期内(如屡次循环)又呈混合状态。同时，污水在沟内的停留时间较长，这就请求沟内有较大的循环流量(普通是污水进水流量的数倍乃至数十倍)，进入沟内的污水立刻被大量的循环液所混合稀释，因而氧化沟既可根绝短流又能够提供很大的稀释倍数，从而进步缓冲才能，有很强的耐冲击负荷才能，对不易降解的有机物也有较好的处置才能。
2）具有明显的溶解氧浓度梯度，有利于构成硝化—反硝化的生物处置条件
混合液在曝气区内溶解氧浓度较高，然后在循环活动中逐渐降落，到下游区溶解氧浓度很低，根本上处于缺氧状态，呈现明显的溶解氧浓度梯度，从而构成硝化—反硝化条件，有利于氮的去除，同时还能够经过反硝化很好地补充硝化过程中耗费的碱度。
3）功率密度不平均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平均设置，使氧化沟内存在2个能量区:一个是设有曝气安装的高能量区，一个是非曝气区的低能量区。在这两者之间的过渡区，能够以为是能量由高变低的消散过程。高能量区普通具有大于100s-1的均匀速度梯度(G);低能量区均匀速度梯度通常小于30s-1。
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，氧化沟中的非曝气局部就提供了对絮凝有利的条件。氧化沟的处置才能高于其他生物处置系统，其重要缘由就在于它具有共同的水力混合性能，这种混协作用关于有机碳、氨、硝酸盐和固体的去除皆有重要作用。
4）整体功率密度较低，俭省能源
氧化沟中的曝气安装不是沿沟长平均散布的，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活动、固体悬浮和充氧，能量耗费低。另外，氧化沟恪守动量守恒准绳，一旦池内混合液被加速到所需流速时，维持循环所需求的水力动力只需克制沿程和弯道的水头损失即可，在循环活动中产生的循环或对流混合可以加强其本身的搅动作用。这样，为了坚持使固体悬浮的速度，所需求的单位容积动力就大大低于其他系统。
5）结构方式多种多样，运转灵敏
氧化沟最基本的特性是曝气池呈封锁的沟渠形，而沟渠的外形和结构则多种多样，沟渠能够呈圆形和椭圆形等，能够是单沟系统或多沟系统。多沟系统能够是相互平行、尺寸相同的一组沟渠，也能够是一组同心的相互连通的环形沟渠，有与二次沉淀池分建的，也有合建的氧化沟。氧化沟运转的灵敏性还表如今能够经过自在改动出水堰的高度调理曝气机的曝气强度，到达不同的充氧效果。
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普通生物处置法长，悬浮状有机物能够与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定，所以氧化沟不请求设置初沉池。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，因而不再需求消化池消化。固然氧化沟采用的水力停留时间较长，但总占空中积不只没有增大，相反还可减少。
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、氧化沟工艺的缺陷
1）占空中积大
氧化沟是一种延时曝气活性污泥法，负荷低，曝气池的池容大，所需相关设备投资大，应用遭到场地、设备等限制。
2）污泥易堆积
这是氧化沟工艺的最大问题，主要是由于氧化沟的外表曝气方式产生的。由于氧化沟普通都采用外表曝气器，且呈现不平均散布，这样就产生的不同的能量分区，在低能量区就会因混合液迟缓流容易构成污泥堆积。
3）易产生浮泥和漂泥等
在氧化沟工艺中，水力停留时间较长，发作高度的硝化作用，在二沉池中容易发作反硝化作用，产生污泥上浮。同时，氧化沟的负荷低、泥龄长，使氧化沟内活性污泥微生物大多处于内源呼吸状态，污泥老化，老化的污泥絮体易被曝气打碎，从而在二沉池构成漂泥。
4）氧化沟好氧区和缺氧区的设计还不完善
目前依然依据经历计算法或动力学计算法计算出所需好氧和缺氧区的总容积，然后依据曝气设备的数量在单沟中平均散布。这样，在单沟循环中容易招致好氧区和缺氧区的散布不合理，从而影响脱氮效果。
