活性污泥改进工艺

13.0概述

13.1活性污泥的理论基础

13.2活性污泥的性能指标及其有关参数

13.3活性污泥反应动力学及其应用13.4活性污泥法的各种演变及应用13.5曝气及曝气系统13.6活性污泥处理系统的过程控制与运行管理13.7活性污泥法的脱氮除磷原理及应用13.8活性污泥法的发展与新工艺

GaoJ.F. CEEE;BJUT原理及应用工艺及应用第13章活性污泥法13.7活性污泥法的脱氮除磷原理及应用§§§ § §13.7.1概述13.7.2脱氮原理与工艺技术13.7.3污水生物脱氮理论与技术的新进展

13.7.4除磷原理与工艺技术

13.7.5污水生物除磷理论与技术的新进展

GaoJ.F. CEEE;BJUT13.7.4活性污泥法的除磷原理及应用一般在好氧生物处理过程中形成的生物体，其含磷量占其干重2％～3％，通过剩余污泥的排放可以获得10％～30％的除磷效果。生物强化除磷（EBPR：EnhancedBiologicalPhosphateRemoval）超量储存磷（luxuryuptake）剩余污泥的含磷量达到污泥干重的3％～7％，出水中磷含量明显下降。

GaoJ.F. CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT除磷技术分为：化学除磷和生物除磷。1.化学除磷技术磷在污水中基本上都是以不同形式的磷酸盐存在，根据物理特性(0.45μm微孔滤膜)可以将污水中的磷酸盐物质分成溶解性的和颗粒性的。按化学特性则可以分成正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷酸盐，分别简称为正磷、聚磷和有机磷。

溶解性磷酸盐物质

正磷酸盐聚合磷酸盐

有机磷

GaoJ.F. CEEE;BJUT按物理性质

磷酸盐物质按化学性质}溶解性 大部分 颗粒性颗粒性GaoJ.F.CEEE;BJUT其中正磷、聚磷均为溶解性的，大部分的有机磷是颗粒性的。聚磷可以水解为正磷，大部分溶解性有机磷也降解为正磷。实际上我们对颗粒性磷的组成没有兴趣，而对用各种方法将颗粒性的磷从水中分离更感兴趣。GaoJ.F.CEEE;BJUT所有污水除磷方法都包括两个必要的过程，首先将溶解性含磷物质转化成不溶性颗粒形态，然后通过将颗粒固体去除而达到污水除磷的目的。能够结合磷酸盐实现除磷的固体包括富磷的生物固体和难溶金属磷酸盐化学沉淀。GaoJ.F.CEEE;BJUT化学除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中除去。可用于化学除磷的金属盐有3种，钙盐、铁盐和铝盐。最常用的是石灰(Ca(OH)2)、硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)、铝酸钠(NaAlO2)、三氯化铁(FeCl3)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)、硫酸亚铁(FeSO4)和氯化亚铁(FeCl2)。GaoJ.F.CEEE;BJUT1）加二价钙除磷通过投加Ca(OH)2或CaO来形成磷酸钙类沉淀物除磷。磷酸钙类沉淀物多种多样：羟基磷灰石、磷酸二钙、碳酸钙、β－磷酸三钙等。二价钙除磷的主反应如下：5Ca2++7OH−+3H2PO4−→Ca5OH(PO4)3+6H2OCa2++CO32−→CaCO3GaoJ.F.CEEE;BJUT实际上必须将pH调节到较高值才能使残留的溶解磷浓度降低到较低的水平。这个pH通常在10.5左右，这样的条件下水中的碱度和二价钙发生副反应。污水碱度所消耗的二价钙通常比形成磷酸钙类沉淀物所需的二价钙量要大好几个数量级。GaoJ.F.CEEE;BJUT

因此二价钙除磷所需投加的药剂量基本取决于污水的碱度，而不是污水的含磷量，满足除磷要求的二价钙投加量大致为总碳酸钙碱度的1.5倍。

由于二价钙除磷的pH值通常控制在10以上，过高的pH会抑制和破坏微生物的增殖和活性。因此二价钙法不能用于协同沉淀，只能用于前置沉淀或后置沉淀除磷。2）投加三价铁盐和铝盐除磷就沉淀而言，Fe3+和Al3+的特点是一样的。下面以Me3+表示。主反应：副反应：这两种沉淀反应都伴随着碱度的减少，因而导致pH值的下降。沉淀过程的本质是使大量的金属离子以磷酸盐的形式沉淀。虽然氢氧化物沉淀是一个缺点，但是他们在絮凝方面确实发挥了作用，胶体粒子为絮凝体吸附而去除，而这一过程中磷化合物也得到去除。

GaoJ.F. CEEE;BJUT

Me3++H2PO4−→MePO4+2H+Me3++3HCO3−→Me(OH)3+3CO2GaoJ.F.CEEE;BJUT3）投加二价铁盐除磷亚铁离子Fe2+，由于它的价格低于三价铁离子而经常用作沉淀剂。亚铁离子有效去除磷，有两条途径：将亚铁离子氧化为铁离子，或与钙联合沉淀。将亚铁离子氧化为铁离子：在实践中，把Fe2+加到污水生物处理厂的曝气池中：反应过程消耗氧和酸度，因而产生碱度。与氧化有机物的需氧量相比，曝气系统增加的额外负荷并不明显。Fe2++0.25O2+H+→Fe3++0.5H2OGaoJ.F.CEEE;BJUT4）二价铁与钙联合沉淀通过Fe2+和Ca2+的结合，能够有效的沉淀磷，沉淀产生的大概是磷酸钙铁复合物，碳酸亚铁为副产物。至今还没有人能描述这种沉淀物。磷的化学沉淀过程分为4个步骤：沉淀反应、凝聚反应、絮凝作用、固液分离。沉淀和凝聚作用都很迅速，这两个过程是同时发生的，在一个混合单元内完成。化学除磷工艺示意如下图，其中三个池子依次为反应、絮凝、沉淀。关于混凝絮凝的理论知识在给水处理中有详尽的描述。化学除磷的工艺问题还包括：药剂的选择、化学药剂的投加点、药剂投加量、化学沉淀污泥的处理等等，此处略。

GaoJ.F. CEEE;BJUT原水混凝反应絮凝处理水剩余污泥沉淀剂沉淀回流污泥GaoJ.F.CEEE;BJUT2.生物除磷原理生物除磷的机理目前还没有彻底研究清楚，一般认为，生物除磷过程中细菌吸收大量的磷酸盐，磷酸盐作为能量的贮备，在厌氧状态下用于吸收基质，在好氧以及缺氧条件下形成磷酸盐贮存物。这是一个循环的过程，细菌交替释放和吸收磷酸盐。聚磷菌PAOs(PhosphateAccumulatingOrganisms)的作用机理如下聚磷酸盐微粒异染粒

GaoJ.F. CEEE;BJUT沉淀能量

PO43-累积的含碳物质PO43-可生物降解有机物（低分子量的可溶性有机物如乙酸）能量

厌氧反应器溶解性有机物

好氧反应器CO2＋H2O

O2GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUTC2H4O2+0.16NH4+1.2O2+0.2PO4C2H4O2+0.16NH4+0.96NO3−+0.2PO4在好氧条件下聚磷的累积可以按简化的方式描述如下→3−+0.16C5H7NO2+1.2CO2+0.2(HPO3)(聚磷）＋0.44OH−+1.44H2O

在缺氧的条件下，根据同样的假设，表 达式如下：→3−+0.16C5H7NO2+1.2CO2+0.2(HPO3)(聚磷）＋1.4OH−+0.96H2O+0.48N2

GaoJ.F. CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT这里所选择的有机物组成类似于乙酸。厌氧条件下，聚磷菌的降解可以简示如下：生物除磷是由聚磷菌这一类特殊的微生物完成的。它们在好氧条件下,从外部环境中可以过量地,摄取超出其生理需要的磷，形成聚磷贮存在菌体内，将这些含磷量高的污泥排出系统，达到从污水中除磷的目的。聚磷菌中最著名的就是不动细菌。(C2H4O2)2(贮存的有机物）＋PO43−+3H+C2H4O2+(HPO3)(聚磷）+H2O→GaoJ.F.CEEE;BJUT生物除磷的环境因素1)厌氧/好氧条件的交替引入厌氧条件就加强了聚磷菌的优势选择，结果是大部分的生物量由这类细菌组成。2)厌氧阶段不存在硝酸盐反硝化去除了某些本应贮存在聚磷菌细胞内的易降解有机物。结果是由于易降解的有机物数量的减少，使磷的去除也相应减少了。同时硝酸盐影响聚磷菌的代谢，因此不再贮存聚磷酸盐，导致除磷效果低下。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)污泥龄生物除磷主要是通过排除剩余污泥来去除磷的，因此剩余污泥的多少会对脱磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥较多，可以取得较高的除磷效果。4)温度与pH在5~30℃，都可以取得较好的除磷效果。除磷过程适宜pH为6～8。5)BOD5负荷一般认为，较高的BOD5负荷可取得较好的除磷效果，进行生物除磷的底限是BOD/TP=20。有机污染物的不同对除磷也会有影响，一般认为易降解的低分子有机物诱导磷释放的能力较强，高分子难降解的有机物诱导磷释放的能力较弱，而厌氧段磷释放越充分，好氧段摄取量越大。

GaoJ.F.CEEE;BJUT

3.生物除磷工艺流程A：Phostrip除磷工艺：曝气池沉淀池

Ⅰ出水沉淀池Ⅱ除磷池含磷污泥排出体系石灰污泥回流剩余污泥排放

污泥回流混合池进水

无 磷上清液GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT该工艺于1972年开发，是将生物除磷和化学除磷相结合的—种工艺。(1)本工艺各设备单元的功能如下：1)含磷废水进入曝气池，同步进入曝气池的还有由除磷池回流的脱磷但含有聚磷菌的污泥。曝气池的功能是：使聚磷菌过量摄取磷，去除有机物(BOD或COD)，还可能出现硝化作用。2)从曝气池流出的混合液(污泥含磷，废水已经除磷)进入沉淀池Ⅰ，在这里进行泥水分离，含磷污泥沉淀，已除磷的上清液作为处理水而排放。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)含磷污泥进入除磷池，除磷池应保持厌氧状态，即DO为0，NOX－为0，含磷污泥在这里释放磷，并投加冲洗水，使磷充分释放，已释放磷的污泥沉于池底，并回流曝气池，再次用于吸收废水中的磷。含磷上清液从上部流出进入混合池。4)含磷上清液进入混合池，同步向混合池投加石灰乳，经混合后再进行搅拌反应，使磷与石灰反应，形成磷酸钙(Ca3(PO4)2)固体物质。GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT5)沉淀池(Ⅱ)为混凝沉淀池，经过混凝反应形成的磷酸钙固体物质在这里与上清液分离，已除磷的上清液回流曝气池，而含有大量Ca3(PO4)2的污泥排出，这种含有高浓度PO43-的污泥宜于充作肥料。GaoJ.F.CEEE;BJUT(2)Phostrip除磷工艺的特点Phostrip除磷工艺已有很多应用实例，根据它们的实际运行数据，可对本工艺提出如下各项特征。1)本法是生物除磷与化学除磷相结合的工艺，除磷效果良好，处理水中含磷量一般都低于lmg/L。2)本法产生的污泥中，含磷量(率)约为2.1％～7.1％，是比较高的。污泥回流应经过除磷池。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)石灰用量一般介于21～31.8mgCa(OH)2／m3废水，是比较低的。4)SVI值<100，污泥易于沉淀、浓缩、脱水、污泥肥分高，丝状菌难于增殖，污泥不膨胀。5)可以根据BOD／P比值来灵活地调节回流污泥与混凝污泥量的比例。6)本工艺流程复杂，运行管理比较复杂，投加石灰乳，运行费用也有所提高，修建费用高。7)沉淀池I的底部可能形成缺氧状态，而产生释放磷的现象，因此，应当及时地排泥和回流。

GaoJ.F.CEEE;BJUT

B.厌氧—好氧除磷工艺厌氧—好氧除磷工艺，又称A／O法（即An—O法），其工艺流程如下图所示沉淀池释放磷厌氧进水出水含磷剩余污泥

BOD去除 、吸收磷 好氧污泥回流GaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT从图可见，本工艺流程简单，既不需投药，也勿需考虑内循环，因此，建设费用及运行费用都较低，而且由于无内循环的影响，厌氧反应器能够保持良好的厌氧(或缺氧)状态。本工艺已有实际应用，根据实际应用情况，本工艺具有以下特征：1)在反应器内的停留时间一般从3h到6h，是比较短的。2)反应器(曝气池)内污泥浓度一般在2700～3000mg／L之间。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)BOD的去除率大致与一般的活性污泥系统相同。磷的去除率较好，处理水中磷含量一般都低于1.0mg/L，去除率大致在76％左右。4)沉淀污泥含磷率约为4％，污泥的肥效好。5)混合液的SVI值≤100，易沉淀，不膨胀。

GaoJ.F.CEEE;BJUT同时，经试验与运行实践还发现本工艺存在如下问题：1)除磷率难于进一步提高，因为微生物对磷的吸收，既或是过量吸收，也是有一定限度的，特别是当进水BOD值不高或废水中含磷量高时，即P／BOD值高时，由于污泥的产量低，将更是这样。2)在沉淀池内容易产生磷的释放的现象，特别是当污泥在沉淀池内停留时间较长时更是如此，应注意及时排泥和回流。

GaoJ.F.CEEE;BJUT曝气池Ⅰ原水曝气池Ⅱ搅拌第Ⅰ厌氧池N2

4.同步脱氮除磷工艺A.Bardenpho脱氮除磷工艺本工艺是以高效同步脱氮、除磷为目的而开发的一项技术，其工艺流程示之于下图：

内循环搅拌第Ⅱ厌氧池N2污泥回流（含磷污泥）剩余污泥沉淀池出 水GaoJ.F.CEEE;BJUT1）原废水进入第一厌氧池，本单元的首要功能是脱氮，含硝态氮的污水通过内循环来自曝气池Ⅰ，本单元的第二功能是污泥释放磷，而含磷污泥来自于沉淀池回流污泥。2)经第一厌氧池处理后的混合液进入曝气池Ⅰ，它的功能有三：首要功能是去除BOD，去除由原废水带入的有机污染物；其次是硝化，但由于BOD浓度还较高，因此，硝化程度较低，产生的NO2--N也较少；第三项功能则是聚磷菌对磷的吸收。按除磷机理，只有在NOx-得到有效的脱出后，才能取得良好的除磷效果，因此，在本单元内，磷吸收的效果不会太好。GaoJ.F.CEEE;BJUT3)混合液进入第二厌氧池，本单元功能与第一厌氧池相同，一是脱氮；二是释放磷，以前者为主。4)曝气池Ⅱ，其首要功能是吸收磷，第二项功能是进一步硝化，再其次则是进一步去除BOD。5)沉淀池，泥水分离是它的主要功能，上清液作为处理水排放，含磷污泥的一部分作为回流污泥，回流到第一厌氧池，另一部分作为剩余污泥排出系统。由上可得，无论哪一种反应，在系统中都反复进行两次或两次以上。各反应单元都有其首要功能，并兼行其他项功能。因此本工艺脱氮、除磷效果很好，脱氮率达90％～95％，除磷率97％。工艺复杂，反应器单元多，运行繁琐，成本高是本工艺主要缺点。

B.A-A-O法同步脱氮除磷工艺(1)A-A-O法工艺流程A-A-O工艺，亦称A2／O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称。按实质意义来说，本工艺应称为厌氧—缺氧—好氧法，如下图所示。缺氧厌氧沉淀池污泥回流进水出水剩余污泥内循环好氧硝化吸磷碳氧化反硝化释磷有部分NO3-进入厌氧区

GaoJ.F. CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUTGaoJ.F.CEEE;BJUT(2)各反应器单元功能与工艺特征1)厌氧池，原废水进入，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本段的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。2)废水经过第一厌氧池进入缺氧池，本段的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧池送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q:原废水流量)。3)混合液从缺氧池进入好氧池——曝气池，这一反应池单元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有NO3―－N，污泥中含有过剩的磷，而废水中的BOD(或COD)则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧池。GaoJ.F.CEEE;BJUT4)沉淀池的功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧池，上清液作为处理水排放。本工艺具有以下各项特点：1)本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。2)在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥膨胀，SVI值一般均小于100。3)污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。GaoJ.F.CEEE;BJUT4)运行中勿需投药，厌氧池和缺氧池只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。本法也存在如下各项的待解决问题。1)除磷效果难于再提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P／BOD值高时更是如此。2)脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高。3)沉淀池要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现、但溶解氧浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰。缺氧厌氧污泥回流内循环1（硝化液回流） 沉淀池好氧硝化吸磷碳氧化反硝化释磷剩余污泥

C:UCT脱氮除磷工艺（UniversityofCapetown）内循环2进水回流污泥中的NO3-，由于在缺氧池经过反硝化，使进入厌氧区的NO3-大大减少。

GaoJ.F. CEEE;BJUT

GaoJ.F.CEEE;BJUT缺氧厌氧沉淀池污泥回流内循环1（硝化液回流）好氧硝化吸磷碳氧化反硝化释磷剩余污泥D:改良UCT工艺TheschematicofModifiedUCTprocess内循环2出水进水缺氧反硝化增加一个

缺氧池最大限度的减少了进入厌氧池的NO3-13.7.5污水生物除磷理论与技术的新进展

随着除磷研究在微生物学领域的深化，研究者们发现在传统生物脱氮除磷的活性污泥系统中有部分聚磷菌既能以溶解氧又能以硝酸盐作为电子受体，在进行反硝化的同时能完成过量吸磷反应。研究表明这类反硝化聚磷菌（denitrifyingphosphorusremovingbacteria，简称DPB）的代谢机理和好氧聚磷菌很相似，即在缺氧段利用NO3-而非O2氧化PHB来获得能量。反硝化除磷脱氮工艺在处理城市污水时，不仅可节省曝气量、减少COD的消耗量，而且也可能减少剩余污泥产量。许多文献报道该工艺很适合COD／TKN较低的城市污水处理。反硝化聚磷（DenitificationDephosphatation）工艺COD+O2→CO2+H2OCO2

E曝气NO3-+COD→N2↑+CO2+H2O4-5kgCOD/kgN

2.2kgAl/kgPPO43-+Al3+→AlPO4↓COD生物污泥NH4++O2→NO3-+H++H2O

0.4污泥-COD/kgCOD去除0.6kgO2/kgCODE14MJ/kgCOD4.6kgO2/kgNE

EO2传统除磷脱氮工艺缺陷

消耗较多的能量(COD氧化与氨氮硝化) 消耗较多的外加化学物质(外加碳源、化学药剂等)COD+O2→CO2+H2OCH4ENO2-N2↑COD$$€€

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处理水NH4++O2→NO3-+H++H2O鸟粪石(肥料)最低消耗P可持续除磷脱氮工艺新概念

技术本身能源与资源消耗最低 处理过程回收能源与资源、处理后循环使用出水CODPO43-NO3-细胞N2CODPO43-O2细胞H2ONO3-+COD→N2↑+CO2+H2O生物脱氮:生物除磷:CODO2CO2生物污泥最小量反硝化除磷

生物除磷与生物脱氮有机结合 节省COD与O2使用量，同时减少剩余污泥与CO2生成量

反硝化除磷细菌(DPB)N海创/黑龙江13.8活性污泥法的发展与新工艺(1)氧化沟

(3)SBR法(2)AB法

(4)MBR法活性污泥法处理系统还存在着某些有待解决的问题反应器—曝气池的池体 比较庞大,占地面积大电耗高管理复杂等针对以上问题生物处理专家和技术工作者从以下方面进行了大量的研究活性污泥的反应机理降解功能运行方式工艺系统等

在工艺系统方面，开创了多种旨在提高充氧能力、增加混合液污泥浓度、强化活性污泥微生物的代谢功能的高效活性污泥法处理系统。

在净化功能方面，改变过去以去除有机污染物为主要功能的传统模式。使活性污泥处理系统在净化功能和工艺系统方面取得了显著的进展。(1)氧化沟

转刷曝气器处理水（去二沉池）氧化沟平面污水

氧化沟又称连续循环 反应器（Continuous LoopReactor），是20

世纪50年代由荷兰的公共卫生研究所（TNO）开

发出来的。第一座氧化 沟于1954年开始服务，是由TNO的Pasveer博士 设计的，因此氧化沟又 称Pasveer氧化沟。

池体狭长，池身较浅，曝气池一般呈封闭的环状沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中作不停的循环流动，水力停留时间长达10～40h。在曝气池的沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，取得曝气和搅拌两个作用。以氧化沟为生物处理单元的污水处理流程污泥泵房回流污泥

氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展，是延时曝气法的一种特殊形式。

转刷 污水 处理水 二沉池污泥处理氧化沟的基本构造和工艺简况

氧化沟的构造形式多样化、运行灵活。氧化沟一般呈环形沟渠状，平面多为椭 圆形、圆形或马蹄形，总长可达几十米，甚至百米以上。氧化沟可是单沟或多沟系统。多沟系统可以是一组互相连通的同心沟渠，也可以是互相平行、尺 寸相同的一组沟渠。

调节出水堰高度可改变氧化沟的水深，进而改变曝气装置的淹没深度，使其充氧量适应运行的需要，并可对水的流速起一定的调节作用。

a.氧化沟的基本构造进水

单池的进水装置比较简单，只要伸入一根进水管即可，如双池以上平行工作时，则应考虑均匀配水。出水出水—般采用溢流堰式，宜于采用可升降式的，以调节池内水深。采用交替工作系统时，溢流堰应能自动启闭，并与进水装置相呼应以控制沟内水流方向。酒仙桥污水处理厂b.氧化沟的工艺简况流态特征

污水在沟内的流速为0.3～0.5m／s，当氧化沟总长为100～500m时，污水流动完成一个循环所需时间约为4～20min。如水力停留时间定为24h，则污水在整个停留时间内要作72～360次循环。可以认为在氧化沟内混合液的水质是几乎一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的，但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。

氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效果。

氧化沟BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统类似，对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；污泥龄一般可达15～30d。可以繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌，在氧化沟内可以发生硝化反应。如设计、运行得当，氧化沟具有反硝化的效果。

工艺主要优点氧化沟工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。可省去污泥回流装置。可考虑不设初沉池可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建（如交替工作氧化沟）

由于活性污泥在系统中的停留时间很长，排出的剩余污泥已趋于稳定，因此一般只需进行浓缩和脱水处理，可以省去污泥消化池。工艺主要缺点

主要表现在占地及能耗方面。由于沟深的限制以及沟型方面的原因，使得氧化沟工艺的占地面积大于其它活性污泥法；另外，由于采用机械曝气，动力效率较低，能耗也较高。主要功能是：

氧化沟的曝气装置

曝气装置是氧化沟中最主要的机械设备，它对处理效率、能耗及运行稳定性有很大影响。

①供氧；②保证其活性污泥呈悬浮状态，污水、空气和污泥三 者的充分混合与接触；③推动水流以一定的流速(不低于0.25m/s)沿池长循环流 动，这对保持氧化沟的净化功能具有重要的意义。氧化沟采用的曝气装置横轴曝气装置纵轴曝气装置

另外，还有在国外采用的自吸螺旋曝气器、射流曝气器和提升管式曝气装置。曝气转刷(转刷曝气器)、曝气转盘 表面机械曝气器

常用的氧化沟系统卡罗塞尔(Carrousel)氧化沟

卡罗塞氧化沟（一）1-污水泵站；'-回流污泥泵站；2-氧化沟；3-转刷曝气器； 4-剩余污泥排放；5-处理水排放；6-二次沉淀池236145

60年代末由荷兰DHV公司所开发，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。卡罗塞氧化沟系统是由多沟串联氧化沟及二次沉淀池、污泥回流系统所组成311-进水;2-氧化沟； 4-导向隔墙；3-表面机械曝气器；5-处理水3

2 5卡罗塞氧化沟系统（二）4

六廊道并采用纵轴低速表面曝气器的卡罗塞尔氧化沟。在每组沟渠的转弯处安装一台表面曝气器，该表面曝气器单机功率大，其水深可达5m以上。靠近曝气器的下游为富氧区，上游为低氧区，外环还可能成为缺氧区，这样的氧化沟能够形成生物脱氮的环境条件。国内采用卡罗塞氧化沟厂家及其各项特性厂（站）名处理对象

3规模(m/d)形式与功能特性昆明市兰花沟污水处理厂城市污水550006廊道用于脱氮除磷桂林市东区污水处理厂城市污水400004廊道上海市龙华肉联废水处理厂肉联废水12004廊道山西针织厂废水处理站纺织废水5000西安杨森制药厂废水处理站制药废水1000卡罗塞尔氧化沟系统在国外得到了广泛应用。规模大小不等，从200m3／d到650000m3／d，BOD去除率达95％～99％，脱氮效果可达90％以上。卡罗塞尔氧化沟在我国也得到了应用，处理对象有城市污水也有有机性工业废水，其主要应用见下表：两沟交替工作氧化沟

进水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BA交替工作氧化沟系统

出水交替作为曝气池和沉淀池，勿需设污泥回流系统。该系统处理水质较好，污泥也比较稳定。缺点是曝气转刷的利用率低。

交替工作氧化沟系统由丹麦Kruger公司所开发，有二沟（分

为V-R型、D型）和三沟两种交替 工作氧化沟系统。

D型氧化沟（如右图）由容积相同的A、B两池组成，串联运行，三沟交替工作氧化沟

进水1-沉砂池；2-曝气转刷；

3-出水溢流堰；4-排泥井；

5-污泥井；

出水三池交替工作氧化沟（如右图），应用较广。两侧的A、C两池交替地作为曝气池和沉淀池。中间池B则一直为曝气池，原污水交替地进入A池或C池，处理水则相应地从作为沉淀池的C池和A池流出。经过适当运行，三池交替氧化沟不但能够去除BOD，还能完成脱氮和除磷的目的。这种系统勿需污泥回流系统，但其设备利用率也较低。

交替工作的氧化沟系统必须安装自动控制系统，以控制进、出水的方向，溢流堰的启闭以及曝气转刷的开动与停止。上述各工作阶段的时间，则根据水质情况确定。邯郸市利用丹麦政府贷款，在我国首次引进三沟式氧化沟技术，于1990年建成规模为6.6万m3/d的污水处理厂。奥贝尔(Orbal)型氧化沟系统

污水进口中央岛二沉池污泥回流

混合液奥贝尔型氧化沟

奥贝尔氧化沟技术最初由南非国家水研究所开发研制成功，其最主要特点是采用同心圆式的多沟串联系统，见右图。污水和回流污泥首先进入最外环的沟渠，后依次进入下一层沟渠，最后由位于中心的沟渠流出进入二次沉淀池。这种氧化沟系统多采用三层沟渠。外沟的容积最大，约为总容积的60％～70％，主要的生物氧化和脱氮过程在此完成；中沟为20％～30％，内沟则仅占10％左右。在运行时，外、中、内三层沟渠内混合液的溶解氧保持较大的梯度，如分别为0、1及2mg/L，即所谓三沟DO的0-1-2梯度分布。这样做的目的：外沟道溶解氧浓度接近0，氧的传递效率高，既可节约供氧的能耗，也可为反硝化创造条件。外沟道厌氧条件下，微生物可进行磷的释放，以便它们在好氧环境下吸收污水中的磷，达到除磷效果。曝气设备均采用曝气转盘。由于曝气盘上有大量的楔形突出物，增加了推进混合和充氧效率，水深可达3.5～4.5m。圆形或椭圆形的平面形状，比长渠道的氧化沟更能利用水流惯性，可节省推动水流的能耗。相对而言，多渠串联池中的混合液流态更倾向于推流式，出水水质好。

奥贝尔型氧化沟系统在我国得到广泛应用，是采用较多的氧化沟沟型，如山东、山西、河北、浙江、北京、辽宁等地均有污水处理水厂采用这种工艺。奥贝尔(Orbal)氧化沟系统的特点：(2)AB法吸附—生物降解(Adsorption—Biodegration)工艺，简称AB法污水处理工艺。这项污水生物处理技术是由德国亚琛（Aachen）工业大学卫生工程学的BothoBohnke（布·伯恩凯）教授为解决传统的二级生物处理系统，即“预处理—初沉池—曝气池—二沉池”存在的去除难降解有机物和脱氮除磷效率低及投资运行费用高等问题，开发的新型污水生物处理工艺。B段回流进水格栅沉砂池曝气池曝气池中沉池A段回A段B段二沉池出水

A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开，每段能够培育出适于本段污水水质的微生物种群。

流污泥

污水经过沉砂池进入A段系统，在A段曝气池中短时间停留（30～60min）,进入中间沉淀池，进行泥水分离。剩余污泥

污泥剩余污泥

污水在B段曝气池停留时间较长，一般为2～4h，完成微生物对污水中有机物的生物降解作用。

以高负荷运行

A段以高负荷或超高负荷运行（污泥负荷＞2.0kgBOD5/kgMLSS·d），对不同进水水质，可选择以好氧或缺氧方式运行。A段负荷高，为增殖速度快的微生物种群提供了良好的环境条件，能够成活的微生物种群是抗冲击负荷能力强的原核细菌，而原生动物和后生动物则不能存活。

微生物选择器

A段连续不断地从排水系统中接受污水，同时也接种在排水系统中存活的微生物种群。对此，偌大的排水系统起到“微生物选择器”和中间反应器的作用。在这里不断地产生微生物种群的适应、淘汰、优选、增殖等过程，从而能够培育、驯化、诱导出与原污水适应的微生物种群。由于本工艺不设初沉池，使A段能够充分利用经排水系统优选的微生物种群，形成一个开放性的生物动力学系统。

A段工艺主要特点A段污泥产率高，并有一定的吸附能力，对有机物的去除，主要依靠生物污泥的吸附作用。这样，某些重金属和难降解有机物质以及氮、磷等植物性营养物质，都能够通过A段而得到一定的去除，大大地减轻了B段的负荷。A段对BOD的去除率大致介于30％～60％之间。由于A段对有机物质的去除，主要是以物理化学作用为主导的吸附功能，因此，其对负荷、温度、pH值以及毒性等作用具有一定的适应能力。A段有一定的吸附能力

B段接受A段的处理水，以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS·d），出水水质较好。去除有机物是B段的主要净化功能。B段的污泥龄较长，氮在A段得到了部分的去除，BOD/N比值有所降低，因此，B段具有产生硝化反应的条件，有时也可将B段设计成A/O工艺。B段承受的负荷为总负荷的40％一70％，较传统活性污泥法处理系统，曝气池的容积可减少40％左右。B段工艺主要设计运行参数A段

B段

BOD污泥负荷Ns=2～6kgBOD／(kgMLSS.d)，为传 统活性污泥法处理系统的10～20倍；污泥龄

θc=0.3～0.5d；水力停留时间HRT=30min；溶解 氧浓度DO=0.2～0.7mg／L。

BOD污泥负荷Ns=0.15～0.3kgBOD／(kgMLSS.d)；污泥龄θc=15～20d；水力停留时间HRT=2～3h；溶解氧浓度DO=1～2mg／L。(3)SBR法间歇式活性污泥法又称做序列间歇式〔或序批式〕活性污泥法（SequencingBatchReactor，简称SBR法），其运行工况是以间歇操作为主要特征的。所谓序列间歇式有两种含义：

一、是运行操作在空间上是按序排列的、间歇的。间歇反应器至少为两个池或多个池，污水连续按序列进入每个反应器，它们运行时的相对关系是有次序的，也是间歇的

二、是对于每一个SBR来，运行操作在时问上也是按次序排列的间歇的，一般可按运行次序分为进水、反应、沉淀、排水和闲置阶段。SBR工艺的基本流程进水阶段

(Fill)反应阶段

(React)沉淀阶段

(Stettle)排水阶段

(Draw)闲置阶段

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