氧化沟工艺的原理/流程/特点/类型

氧化沟工艺作为污水处理的重要技术，于20世纪50年代由荷兰人首创。因其构造简单、管理方便且处理效果稳定，该工艺在全球范围内得到了广泛应用。以下为你详细解析：

一、基本原理

 

氧化沟一般呈环形沟渠状，污水和活性污泥的混合液在其中持续循环流动，形成了一个相对独立的处理系统：在这个系统中，混合液的流动路径长，水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）都比较长。这使得污水中的有机物有足够的时间与活性污泥中的微生物充分接触并发生反应，从而得到较为彻底的分解和去除。

利用活性污泥中的微生物对污水中的有机物进行分解代谢：微生物通过自身的生命活动，将有机物氧化分解为二氧化碳、水和其他无机物，并从中获取维持生命活动所需的能量。与此同时，微生物利用分解有机物过程中产生的中间产物和能量，合成新的细胞物质，实现自身的生长和繁殖。

在氧化沟内通过控制溶解氧的浓度，可以实现好氧、缺氧交替的环境：在好氧区，溶解氧充足，微生物主要进行好氧呼吸，将有机物彻底氧化分解。同时，硝化细菌在好氧条件下将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。在缺氧区，溶解氧浓度较低，微生物进行缺氧呼吸。此时，反硝化细菌利用污水中残留的有机物作为碳源，将好氧区产生的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气，释放到大气中，从而实现污水的脱氮处理。

二、工艺流程 

 

1.预处理：

①格栅处理：污水先入格栅，拦截树枝、塑料瓶、纸张等较大漂浮物与悬浮物，防止其堵塞或损坏后续设备。

②沉砂池处理：污水随后流入沉砂池，利用重力沉降原理，使砂粒等无机颗粒沉淀，去除砂粒，避免磨损后续设备。

2.氧化沟处理：

①净化处理：预处理后的污水进入氧化沟，与活性污泥充分混合，曝气设备控制混合液溶解氧含量，为微生物创造适宜环境，分解有机物实现污水净化。

②脱氮处理：通过控制氧化沟内不同区域溶解氧浓度，营造好氧、缺氧交替环境，实现污水脱氮。

3.二沉池：

二沉池的作用是对从氧化沟流出的混合液进行泥水分离，具体要点如下：

①分离过程：混合液进入二沉池，活性污泥沉淀，与处理后的水分离。

②污泥去向：部分沉淀的活性污泥回流至氧化沟前端等合适位置，维持沟内活性污泥浓度及处理效果；部分作为剩余污泥排出，保持活性污泥系统微生物新陈代谢平衡。

③处理结果：处理后的上清液达标后，可排放至自然水体或回用。

4.污泥处理：

从二沉池排出的剩余污泥含大量水分与有机物，需进一步处理以减小体积、降低环境影响。流程如下：

①污泥浓缩：剩余污泥进入污泥浓缩池，靠重力沉降分离水分，初步浓缩，减小体积。

②污泥消化：浓缩后的污泥进入消化池，在无氧或微氧条件下，厌氧微生物将有机物分解为甲烷、二氧化碳等气体和稳定无机物，实现减量化、无害化。产生的沼气可回收用于发电、供热等，达成资源综合利用 。

③污泥脱水：消化后的污泥用离心机、带式压滤机等机械脱水设备进一步除水，降低含水率形成泥饼，以便后续运输。泥饼可根据当地情况选择填埋、焚烧或其他合适方式处置。

三、氧化沟的特点

 

1.优点

（1）.处理效果好：氧化沟工艺通过较长的水力停留时间和污泥龄，使污水中的有机物能够得到充分的分解和去除。同时，通过控制氧化沟内的溶解氧浓度，实现好氧、缺氧交替的环境，有效地进行生物脱氮处理，使出水水质能够达到较高的标准。

（2）.抗冲击负荷能力强：氧化沟内的活性污泥浓度较高，并且混合液在氧化沟内不断循环流动，形成了一个相对稳定的生态系统。当污水的水质、水量发生变化时，氧化沟内的微生物能够通过自身的调节机制，适应环境的变化，从而保持较好的处理效果，表现出较强的抗冲击负荷能力。

（3）.工艺流程简单，运行管理方便：氧化沟工艺通常不需要设置初沉池，并且可以将曝气、沉淀等功能在同一构筑物内实现，如采用交替式氧化沟或一体化氧化沟等工艺形式，大大简化了工艺流程。此外，氧化沟内的曝气设备、搅拌设备等运行较为稳定，自动化程度较高，可以通过控制系统对设备的运行参数进行实时监测和调整，减少了人工操作的工作量，降低了运行管理的难度，提高了系统运行的可靠性和稳定性。

（4）.污泥产量低：由于氧化沟工艺的污泥龄较长，微生物在系统内经历了较长时间的内源呼吸阶段。在内源呼吸过程中，微生物利用自身细胞内的物质进行代谢，以维持生命活动，从而使微生物的生长繁殖速度减缓，污泥产量相应降低。与传统的活性污泥法相比，氧化沟工艺可以减少污泥产量20%-30%，降低了污泥处理和处置的成本和难度。

（5）.能实现较好的除磷脱氮效果：在氧化沟内，通过合理控制曝气设备的运行，以及设置不同的水流流态和溶解氧分布区域，可以营造出好氧、缺氧和厌氧交替的环境条件。这种环境条件有利于聚磷菌、硝化细菌和反硝化细菌等不同功能微生物的生长和代谢活动，从而实现较好的生物除磷和脱氮效果。例如，在厌氧区，聚磷菌释放体内的磷，同时摄取污水中的有机物并储存起来；在好氧区，聚磷菌利用储存的有机物进行生长繁殖，并过量摄取污水中的磷，从而实现污水的除磷处理。同时，在好氧区进行硝化反应，将氨氮转化为硝酸盐氮；在缺氧区进行反硝化反应，将硝酸盐氮还原为氮气，实现污水的脱氮处理。

2.缺点

（1）.占地面积较大：由于氧化沟工艺通常需要较长的水力停留时间和较大的活性污泥体积，以保证良好的处理效果，因此氧化沟的构筑物尺寸相对较大，占地面积较多。特别是对于一些土地资源紧张的地区，氧化沟工艺的应用可能会受到一定的限制。

（2）.能耗较高：在氧化沟工艺中，为了保证混合液中足够的溶解氧含量，以满足微生物好氧代谢的需求，通常需要配备大量的曝气设备，如曝气转刷、曝气转盘、微孔曝气器等。这些曝气设备的运行需要消耗大量的电能，导致氧化沟工艺的能耗相对较高。此外，为了使混合液在氧化沟内保持良好的循环流动状态，还需要配备一定数量的搅拌设备或推进器，这些设备的运行也会增加系统的能耗。

（3）.处理能力有限：虽然氧化沟工艺在处理中小规模污水时具有较好的适应性和处理效果，但其处理能力相对有限，不太适合处理大规模的污水。这是因为随着污水流量的增加，氧化沟的尺寸需要相应增大，这不仅会导致占地面积的大幅增加，而且会使氧化沟内的水流流态变得更加复杂，难以保证良好的混合效果和处理效果。此外，大规模污水处理厂通常需要更高的处理效率和更稳定的运行性能，而氧化沟工艺在这方面可能相对较弱，无法满足大规模污水处理的需求。

（4）.设备维护和管理要求较高：氧化沟工艺中使用的曝气设备、搅拌设备、回流设备等大多属于机械设备，这些设备在长期运行过程中，由于受到机械磨损、腐蚀、老化等因素的影响，容易出现故障，需要进行定期的维护和检修。此外，氧化沟内的活性污泥性能和微生物群落结构也会随着时间的推移和运行条件的变化而发生改变，需要对系统的运行参数进行实时监测和调整，以保证处理效果的稳定性和可靠性。因此，氧化沟工艺对设备维护和管理的要求较高，需要配备专业的技术人员和完善的维护管理体系，以确保系统的正常运行和处理效果的达标。

四、氧化沟工艺的类型

氧化沟工艺类型多样，常见的有：

· 卡罗塞尔氧化沟由荷兰 DHV 公司开发。通常由多组平行沟渠构成，每组含多个廊道，污水呈推流与循环混合。采用表面曝气设备，如曝气转刷、曝气转盘，能提供溶解氧并推动水流。部分增设缺氧区，借内回流实现脱氮，还有些采用微孔曝气技术，提升效率、降低能耗 。

· 奥贝尔氧化沟

· 南非休斯曼公司研制，有三个同心椭圆形沟渠。曝气设备常用曝气转碟。通过控制各沟溶解氧浓度，营造不同环境。第一沟容积大，呈缺氧或厌氧，用于反硝化与聚磷菌释磷；第二沟溶解氧适中，进一步去除有机物与部分反硝化；第三沟为好氧，完成有机物分解、硝化及聚磷菌过量摄磷，实现高效除磷脱氮 。

· 交替式氧化沟在同一氧化沟内交替实现不同功能。常见两沟式和三沟式。两沟式由两个平行沟交替曝气和沉淀；三沟式的三个平行沟通过时间交替，灵活实现曝气、沉淀和排水功能，适应水质水量变化，运行管理较灵活 。

· 一体化氧化沟

· 将生物处理与固液分离集成在同一构筑物。结构有船型、矩形等。污水进入氧化沟主体，经曝气处理后，混合液流至沉淀区实现泥水分离，沉淀污泥部分回流，流程高度集成，节省占地与投资 。