氧化沟工艺在污水处理中的应用
【摘 要】氧化沟工艺也被称为氧化池工艺，是污水处理有机物的一项重要步骤与工艺。氧化沟工艺结合其他工艺对污水进行一系列的处理，可以实现生物方法除去有机物、脱氮除磷的效果。
【关键词】氧化沟；污水处理；应用
20 世纪80年代，我国城镇对于污水处理，开始主要推广氧化沟工艺，氧化沟工艺由于其简易、效果好、环境污染少、成本低等特点成为了城市污水处理厂的首选工艺。加上氧化沟对有机物的处理较为彻底，因此，氧化沟中流出的污水在有机物降解后可以接入其他工序进而使得污水得到有效净化，其中对接方便，占地面积小，也是其在整个污水处理进程中的一大优点。因此，氧化沟工艺在我国引进或是新建的污水处理工艺中引用十分广泛。近年来，由于我国环境污染的压力增大，水资源保护的要求提高，氧化沟工艺也面临着更广泛的应用与升级改造，因此，研究氧化沟工艺在污水处理中的应用，有很重要的现实意义。
一、氧化沟的反应原理
氧化沟是在污水处理过程中的一项工艺，是一种演进的活性污泥系统，由活性污泥在首尾相连的闭合的曝气沟渠中的循环，通过活性污泥中的微生物与细菌对污水中的有机物进行降解去除，进而达到净化污水的目的。
氧化沟工艺处理污水的简易技术。在反应原理上一般采用延时曝气，保持进出水连续，不用初沉池，在沟中所产生的微生物在污泥中得到稳定的存活生长，并在污水曝气净化中发生反应，大大简化了处理步骤。氧化池一般承狭长的首尾相连的环形沟渠形状，曝气装置多采用表面曝气器。
污水进入氧化沟和活性污泥充分混合，再通过曝气装置特定的定位作用进而产生曝气推动，使得污水与污泥在闭合渠道内成悬浮状态做不停的循环，污泥在循环中进一步与污水充分混合，其中微生物与有机物充分反应，然后混着污泥的污水进入二沉池，进行固液分离，使污水得到净化。
二、氧化沟技术特征
氧化沟工艺的技术与活性污泥法去除有机物有相似之处，但也有自身的独特工艺特征，表现在以下几个方面：一是氧化沟可以将污水与污泥充分混合和并且推流。在一个长期的阶段内呈现完全污水与污泥充分混合的特征，而在短期呈现推流循环的特征，氧化沟这种首尾相接的封闭环形反应器中的水流特征有利于提高氧化能力与反应时间，实现充分反应。二是氧化沟在溶解氧浓度梯度上区分明显。由于曝气设备的定位分区以及氧化沟的结构，使沟内沿水流方向存在明显的溶解氧浓度梯度，使氧化沟内兼顾好氧区和缺氧区两个区域，并能够呈现出好氧区和缺氧区的交替变化的特点，在缺氧区可以在污泥中反硝化细菌的作用下，将硝态氮还原为氮气，在好氧区中可以进行有机物去除、硝化作用、聚磷菌吸磷等多项反应，从而实现了脱氮除磷。三是氧化沟同时具备高能区和低能区两个能量区。在装置曝气设备附近处呈现高能区，有利于氧与液体的充分混合以及氧气的充分移动。同时，在高能区域低能区的交替与差异过程中，在环流的低能区，增加了污泥絮凝的机会，使污泥更好的呈现出悬浮状态。四是曝气和推流相互混合与分离。在不断的混合分离再混合的过程中，提高了氧化沟的污水与污泥混合的效率，加速了细菌与有机物的结合反应速度，氧化池的运行更为灵活。解决了曝气设备很难同时满足曝气量控制和推流速度大小要求的矛盾，进而大大增加了脱氮除磷效果，提高了氧化沟的处理性能。
三、氧化沟在污水处理厂中的应用
（一）污水处理厂的污水处理流程
对于不同的污水处理厂有不同的处理流程，对于脱氮除磷的步骤，可以概括为以下步骤，首先污水通过进水口进入整个净化系统，净化系统中，首先通过粗细格栅，将污水中不同直径大小的颗粒过滤，再经过沉砂池将砂石颗粒沉淀，再通过进水泵房的提取，将没有大直径泥沙颗粒的污水流入厌氧池中。厌氧池中的反应时间较长，一般认为硝酸盐氮可在厌氧池中发生反硝化反应，实现聚磷菌释磷，污水在厌氧池中与从二沉池回流汇入含磷的污泥，以降低厌氧池中硝酸盐的浓度，并且抑制硝酸盐的反应生成。
从厌氧池出来的污水进入氧化沟，氧化沟中有分进入缺氧区与有氧区，进入缺氧区中的污水，主要进行硝化脱氮反应。进而回流，将硝态氮还原为氮气。再经过有氧区中的生物反应，有机物进而大量的削减，形成较好的脱氮除磷效果。氧化沟一般加入鼓风机的作用，使得污泥与污水充分混合形成悬浮状态。
氧化沟出来的污泥与污水的混合态液体，进入二沉池，二沉池负责进行泥水分离，污泥的再有回流泵的作用下回流到厌氧池，进入下一个循环处理环节，上清液则作为处理水排放。再次循环处理的污泥，在充分反应后，其中的除磷细菌利用充分后，进行脱水，制成污泥并状物运出处理掉。
（二）生物脱氮除磷反应
在氧化沟里，主要作用是污泥中的生物脱氮除磷反应。反应的是否有效，或是效果好坏，主要通过混合液内回流比、污泥回流比、污泥龄三个参数来确定。而影响的因素还有温度、溶解氧浓度等等。水温一般是根据季节而变的，在实际操作中，根据不同的温度来设置混合液内回流比、污泥回流比、污泥龄参数来控制有效的脱氮除磷效果。
反硝化指硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的过程。反硝化效率与进水有机物浓度，进水碳源是影响系统反硝化的限制性因素，碳源浓度越高，系统的反硝化效率越高，反硝化率的升高有利于除磷去氮效果。
四、氧化沟工艺的发展展望
（一）一体化氧化沟的建造
氧化沟虽然在整个污水处理中属于一个独立的单元，但是其工艺在前后工序上是连续的。因此，在工艺发展越来越先进的基础上，对于反应的时机与效率的把控会越来越好。这样就使得一体化氧化沟要集曝气、沉淀功能为一体，这样不但节省了工艺步骤，也能大大提高运行效率。这样的工艺一般要进行氧化沟在形态上的改变，要设置沉淀器以及循环泵，要将沉淀器置于氧化沟的部位进行区分，既不妨碍曝气，又能够有序的进行沉淀。这样的好处一是可以缩短工艺流程，降低成本，还能节省净化水质中的能量消耗。
（二）改良型氧化沟工艺
随着污水处理技术的不断发展，生物除有机物以及脱氮除磷的方式方法有很多，已经有几十年历史的污泥系统除有机物的方式也在进行着不断的改良。氧化沟工艺在污水处理中的改良应用，表现在以下形式。一是一体化氧化沟的侧沟固液分离技术融合，二是硝化反硝化、三沟串连的融合，三是氧化沟与倒置A2/O的优势集约组合。
（三）氧化沟工艺的发展方向
随着我国对污水处理技术的研究与投入的增加，污水处理厂不但要给大众服务，还要见到经济效益。因此，在氧化池处理过程中，对于占地、工时、能耗上的节约是污水处理厂需要主要改进的方向。生物除有机物以及脱氮除磷的技术有很多，而且在不断的创新中。根据我国的实际情况采用高效、低耗的污水处理技术，并且稳定的应用起来，是污水处理厂急需解决的问题。
为使氧化沟工艺更好地应用于污水处理，应从以下几方面进行探索研究：一是提高效脱氮除磷效率，尤其是提高脱氮效率；二是降低氧化沟的能耗，曝气运行方式对于能源的浪费很大，很多是无用功，因此要加强此方面的研究；三是研制新型曝气循环设备，提高氧利用率；四是提高自动化监控与数据采样水平；五是合理加入填料，实现膜法和泥法的联用技术。六是提高氧化沟工艺高效的自动化与智能化水平。