氧化溝(oxidationditch)又名連續循環曝氣池(Continuousloopreactor)，是活性污泥法的一種變形。氧化溝工藝在城市生活污水及工業廢水處理領域已經得到廣泛應用，并成為當前占主導地位的活性污泥污水處理技術。尤其在我國，污水處理廠的建設以中小型規模為主，各類氧化溝工藝得到普遍應用，其中奧貝爾氧化溝應用較廣，DE及T型多溝交替式在中高濃度污水處理廠應用較多，而卡魯塞爾氧化溝以外貸項目為主。

　　氧化溝是由荷蘭衛生工程研究所在上世紀50年代研制開發的廢水生物處理技術，是活性污泥法的一種改型，屬延時曝氣的一種特殊形式。其基本特征是曝氣池呈封閉、環狀跑道式，池體狹長，池深較淺，在溝槽中設有表面曝氣裝置。廢水和活性污泥以及各種微生物混合在溝渠中作不停地循環流動，完成對廢水的硝化與反硝化處理。生物氧化溝兼有*混合式、推流式和氧化塘的特點。在技術上具有凈化程度高、耐沖擊、運行穩定可靠、操作簡單、運行管理方便、維修簡單、投資少、能耗低等特點。氧化溝在空間上形成了好氧區、缺氧區和厭氧區，具有良好的脫氮功能。

　　1氧化溝工藝概述

　　1.1氧化溝工藝基本原理和主要設計參數

　　氧化溝又名氧化渠，因其構筑物呈封閉的環形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環流動，因此有人稱其為“循環曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質上屬于延時曝氣系統。以下為一般氧化溝法的主要設計參數：

　　水力停留時間：10-40小時;

　　污泥齡：一般大于20天;

　　有機負荷：0.05-0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);

　　容積負荷：0.2-0.4kgBOD5/(m3.d);

　　活性污泥濃度：2000-6000mg/l;

　　溝內平均流速：0.3-0.5m/s

　　1.2氧化溝的技術特點：

　　氧化溝利用連續環式反應池(CintinuousLoopReator,簡稱CLR)作生物反應池，混合液在該反應池中一條閉合曝氣渠道進行連續循環，氧化溝通常在延時曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，向反應池中的物質傳遞水平速度，從而使被攪動的液體在閉合式渠道中循環。

　　氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進出水裝置、導流和混合設備組成，溝體的平面形狀一般呈環形，也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。

　　氧化溝法由于具有較長的水力停留時間，較低的有機負荷和較長的污泥齡。因此相比傳統活性污泥法，可以省略調節池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為巧妙結合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置，是式氧化溝具有*水力學特征和工作特性：

　　1)氧化溝結合推流和*混合的特點，有力于克服短流和提高緩沖能力，通常在氧化溝曝氣區上游安排入流，在入流點的再上游點安排出流。入流通過曝氣區在循環中很好的被混合和分散，混合液再次圍繞CLR繼續循環。這樣，氧化溝在短期內(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。這兩者的結合，即使入流至少經歷一個循環而基本杜絕短流，又可以提供很大的稀釋倍數而提高了緩沖能力。同時為了防止污泥沉積，必須保證溝內足夠的流速(一般平均流速大于0.3m/s)，而污水在溝內的停留時間又較長，這就要求溝內由較大的循環流量(一般是污水進水流量的數倍乃至數十倍)，進入溝內污水立即被大量的循環液所混合稀釋，因此氧化溝系統具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。

　　2)氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化-反硝化生物處理工藝。氧化溝從整體上說又是*混合的，而液體流動卻保持著推流前進，其曝氣裝置是定位的，因此，混合液在曝氣區內溶解氧濃度是上游高，然后沿溝長逐步下降，出現明顯的濃度梯度，到下游區溶解氧濃度就很低，基本上處于缺氧狀態。氧化溝設計可按要求安排好氧區和缺氧區實現硝化-反硝化工藝，不僅可以利用硝酸鹽中的氧滿足一定的需氧量，而且可以通過反硝化補充硝化過程中消耗的堿度。這些有利于節省能耗和減少甚至免去硝化過程中需要投加的化學藥品數量。

　　3)氧化溝溝內功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質，液體混合和污泥絮凝。傳統曝氣的功率密度一般僅為20-30瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒-1。這不僅有利于氧的傳遞和液體混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥顆粒。當混合液經平穩的輸送區到達好氧區后期，平均速度梯度G小于30秒-1，污泥仍有再絮凝的機會，因而也能改善污泥的絮凝性能。有污水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

　　4)氧化溝的整體功率密度較低，可節約能源。氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速，對于維持循環僅需克服沿程和彎道的水頭損失，因而氧化溝可比其他系統以低得多的整體功率密度來維持混合液流動和活性污泥懸浮狀態。據國外的一些報道，氧化溝比常規的活性污泥法能耗降低20%-30%。

　　另外，據國內外統計資料顯示，與其他污水生物處理方法相比，氧化溝具有處理流程簡單，超作管理方便;出水水質好，工藝可靠性強;基建投資省，運行費用低等特點。

　　1.3曝氣設備的革新：

　　曝氣設備對氧化溝的處理效率，能耗及處理穩定性有關鍵性影響，其作用主要表現在以下四個方面：向水中供氧;推進水流前進，使水流在池內作循環流動;保證溝內活性污泥處于懸浮狀態;使氧、有機物、微生物充分混合。針對以上幾個要求，曝氣設備也一直在改進和完善。常規的氧化溝曝氣設備有橫軸曝氣裝置及豎軸曝氣裝置。

　　1)橫軸曝氣裝置為轉刷和轉盤。其中轉刷更為常見，轉刷單獨使用通常只能滿足水深較淺的氧化溝，有效水深不大于2.0-3.5米。從而造成傳統氧化溝較淺，占地面積大的弊端。近幾年開發了水下推進器配合轉刷，解決了這個問題，如山東高密污水廠，有效水深為4.5米，保證溝內平均流速大于0.3米/秒，溝底流速不低于0.1米/秒，這樣氧化溝占地大大減少，轉刷技術運用已相當成熟，但因其供氧率低，能耗大，故其逐漸被另外*的曝氣技術所取代。

　　2)豎軸式表面曝氣機，各種類型的表面曝氣機均可用于氧化溝，一般安裝在溝渠的轉彎處，這種曝氣裝置有較大的提升能力，氧化溝水深可達4-4.5米，如1968年荷蘭PHV開發的Carrousel氧化溝在一端的中心設垂直軸的一定方向的低速表曝葉輪，葉輪轉動時除向污水供氧外，還能使溝中水體沿一定方向循環流動。表曝設備價格較便宜，但能耗大易出故障，且維修困難。

　　3)射流曝氣，1969年Lewrnpt等創建了座試驗性射流曝氣氧化溝(JAC)，國外的射流曝氣多為壓力供氣式，而國內通常是自吸空氣式，JAC的優點是氧化溝的寬度和水的深度不受限制，可以用于深水曝氣，且氧的利用率高，目前大的JAC在奧地利的林茨，處理流量為17.2萬噸/天，水深7.5米。

　　4)微孔曝氣，現在應用較多的微孔曝氣裝置，采用多孔性空氣擴散裝置克服了以往裝置氣壓損失大，易堵塞的毛病，且氧利用率較高，在氧化溝技術運用中越來越廣泛。

　　5)其他曝氣設備，包括一些新型的曝氣推動設備，如復葉節流新型曝氣器，氧利用率較高，浮于水面，易檢修，充氧能力可達水下7米，推動能力相當強，滿足氧化溝的曝氣推動一體化要求，同時能夠滿足氧化溝底部的充氧和推動。

　　氧化溝在國內外都發展很快。歐州的氧化溝污水廠已有上千座，在國內，從20世紀80年代末開始在城市污水和工業廢水中引進國外氧化溝的*技術，從原來的日處理量3000立方米到目*萬噸以上的污水處理廠已比較普遍，氧化溝工藝已成為我國城市污水處理的主要工藝。

　　2.氧化溝脫氮除磷工藝

　　2.1傳統氧化溝的脫氮除磷　傳統氧化溝的脫氮，主要是利用溝內溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設計，使溝中產生交替循環的好氧區和缺氧區，從而達到脫氮的目的。其大的優點是在不外加碳源的情況下在同一溝中實現有機物和總氮的去除，因此是非常經濟的。但在同一溝中好氧區與缺氧區各自的體積和溶解氧濃度很難準確地加以控制，因此對除氮的效果是有限的，而對除磷幾乎不起作用。另外，在傳統的單溝式氧化溝中，微生物在好氧-缺氧-好氧短暫的經常性的環境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處的生長代謝環境中，由此也影響單位體積構筑物的處理能力。

　　隨著氧化溝工藝的反展，目前，在工程應用中比較有代表性的有形式有：多溝交替式氧化溝(如三溝式，五溝式)及其改進型、卡魯塞爾氧化溝及其改進型、奧貝爾(Orbal)氧化溝及其改進型、一體化氧化溝等。他們都具有一定的脫氮除磷能力。