氧化溝(OxidationDitch，OD)又稱為連續(xù)循環(huán)式反應(yīng)器(ContinuousLoopReactor，CLR)，是活性污泥法的一種變型，屬于延時曝氣活性污泥法。1920年，在英國Sheffield建成了采用槳板曝氣機(jī)充氧的溝渠形污水處理廠，但曝氣效果不理想，被認(rèn)為是現(xiàn)代氧化溝的雛形。

1954年，第1個氧化溝在荷蘭海牙北部的沃紹本(Voorschoten)建造并試驗(yàn)成功，其基本特征是跑道型循環(huán)混合式曝氣池。該技術(shù)是由荷蘭國立衛(wèi)生研究所(TNO)的帕斯維爾(A˙Pasveer)教授發(fā)明的，故被命名為帕斯維爾(Pasveer)氧化溝。從此開始有“氧化溝”這一專用術(shù)語。此后，氧化溝經(jīng)過廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，在污水處理中凸現(xiàn)出其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)良的處理效果而博得世人青睞。

我國于20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)和研究這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)已日益應(yīng)用于城市污水以及石油廢水、化工廢水、造紙廢水、印染廢水和食品加工廢水等工業(yè)廢水處理之中。

1、氧化溝工藝的特點(diǎn)

氧化溝工藝是通過一種定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝封閉渠道內(nèi)循環(huán)流動，具有特殊的水力學(xué)流態(tài)和獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

1.1具有推流式和完全混合式的特點(diǎn)，可有力地克服短流和提高緩沖能力

由于混合液在反應(yīng)池中循環(huán)流動，因此，在短期內(nèi)(如一個循環(huán))呈推流狀態(tài)，而在長期內(nèi)(如多次循環(huán))又呈混合狀態(tài)。同時，污水在溝內(nèi)的停留時間較長，這就要求溝內(nèi)有較大的循環(huán)流量(一般是污水進(jìn)水流量的數(shù)倍乃至數(shù)十倍)，進(jìn)入溝內(nèi)的污水立即被大量的循環(huán)液所混合稀釋，因此氧化溝既可杜絕短流又可以提供很大的稀釋倍數(shù)，從而提高緩沖能力，有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，對不易降解的有機(jī)物也有較好的處理能力。

1.2具有明顯的溶解氧濃度梯度，有利于形成硝化—反硝化的生物處理?xiàng)l件

混合液在曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧濃度較高，然后在循環(huán)流動中逐步下降，到下游區(qū)溶解氧濃度很低，基本上處于缺氧狀態(tài)，出現(xiàn)明顯的溶解氧濃度梯度，從而形成硝化—反硝化條件，有利于氮的去除，同時還可以通過反硝化很好地補(bǔ)充硝化過程中消耗的堿度。

1.3功率密度不均勻分配有利于氧的傳質(zhì)、液體混合和污泥絮凝

由于氧化溝曝氣設(shè)備的不均勻設(shè)置，使氧化溝內(nèi)存在2個能量區(qū):一個是設(shè)有曝氣裝置的高能量區(qū)，一個是非曝氣區(qū)的低能量區(qū)。在這兩者之間的過渡區(qū)，可以認(rèn)為是能量由高變低的消散過程。高能量區(qū)一般具有大于100s-1的平均速度梯度(G);低能量區(qū)平均速度梯度通常小于30s-1。

當(dāng)系統(tǒng)中的G值較低時，混合液中的固體就能產(chǎn)生良好的生物絮凝。這樣，氧化溝中的非曝氣部分就提供了對絮凝有利的條件。氧化溝的處理能力高于其他生物處理系統(tǒng)，其重要原因就在于它具有獨(dú)特的水力混合性能，這種混合作用對于有機(jī)碳、氨、硝酸鹽和固體的去除皆有重要作用。

1.4整體功率密度較低，節(jié)省能源

氧化溝中的曝氣裝置不是沿溝長均勻分布的，而是集中布置在幾處，所以氧化溝可比其他系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來維持液體流動、固體懸浮和充氧，能量消耗低。另外，氧化溝遵守動量守恒原則，一旦池內(nèi)混合液被加速到所需流速時，維持循環(huán)所需要的水力動力只要克服沿程和彎道的水頭損失即可，在循環(huán)流動中產(chǎn)生的循環(huán)或?qū)α骰旌夏軌蛟鰪?qiáng)其自身的攪動作用。這樣，為了保持使固體懸浮的速度，所需要的單位容積動力就大大低于其他系統(tǒng)。

1.5構(gòu)造形式多種多樣，運(yùn)行靈活

氧化溝最根本的特點(diǎn)是曝氣池呈封閉的溝渠形，而溝渠的形狀和構(gòu)造則多種多樣，溝渠可以呈圓形和橢圓形等，可以是單溝系統(tǒng)或多溝系統(tǒng)。多溝系統(tǒng)可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠，也可以是一組同心的互相連通的環(huán)形溝渠，有與二次沉淀池分建的，也有合建的氧化溝。氧化溝運(yùn)行的靈活性還表現(xiàn)在可以通過自由改變出水堰的高度調(diào)節(jié)曝氣機(jī)的曝氣強(qiáng)度，達(dá)到不同的充氧效果。

1.6工藝流程簡單、構(gòu)筑物少、便于管理

氧化溝的水力停留時間和污泥齡都比一般生物處理法長，懸浮狀有機(jī)物可以與溶解性有機(jī)物同時得到較徹底的穩(wěn)定，所以氧化溝不要求設(shè)置初沉池。由于氧化溝工藝的污泥齡長、負(fù)荷低，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，剩余污泥量也較少，因此不再需要消化池消化。雖然氧化溝采用的水力停留時間較長，但總占地面積不僅沒有增大，相反還可縮小。

1.7低負(fù)荷、長泥齡及水力停留時間長

這使得氧化溝出水水質(zhì)好，產(chǎn)泥量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定。

2、氧化溝工藝的應(yīng)用型式

氧化溝自創(chuàng)造以來，以其優(yōu)良的處理能力、簡便的維護(hù)管理博得世人的矚目，現(xiàn)已發(fā)展為2種組合形式(與沉淀池分建式或合建式)、3種工作模式(交替式、半交替式和連續(xù)式)、20多種型式。

2.1交替工作式氧化溝

是指在一溝或多溝中按時間順序?qū)ρ趸瘻系钠貧獠僮骱统恋聿僮髯鞒稣{(diào)整換位，以取得最佳的或要求的處理效果。其特點(diǎn)是氧化溝曝氣、沉淀交替輪作，不設(shè)二沉池，不需污泥回流裝置。基本類型有A型、D型、T型和VR型4種。

2.1.1A型氧化溝

即在一個溝渠中交替完成進(jìn)水、曝氣、沉淀和排水4個過程，主要用于水量較小、間歇運(yùn)行的污水處理，如早期的P型氧化溝。

2.1.2D型氧化溝

一般由池容完全相同的2個氧化溝組成，2池串聯(lián)運(yùn)行，交替作為曝氣池和沉淀池，通常以8h為1個工作周期，分4個階段，控制運(yùn)行工況可以實(shí)現(xiàn)硝化和一定的反硝化。該系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定、不需設(shè)污泥回流裝置。但在2個池交替作為曝氣池和沉淀池的過程中，存在一個過渡輪換期，此時轉(zhuǎn)刷全部停止工作，因此轉(zhuǎn)刷的實(shí)際利用率低，僅為37.5%。

2.1.3T型氧化溝

由3個池容相同的氧化溝組建在一起，3溝連通，進(jìn)水交替進(jìn)入各溝，從兩側(cè)的邊溝出水，兩側(cè)氧化溝起曝氣和沉淀雙重作用，中間的氧化溝始終進(jìn)行曝氣，不設(shè)二沉池及污泥回流裝置，具有去除BOD5及硝化脫氮的功能。

T型氧化溝可按6個或8個階段運(yùn)行，運(yùn)行周期一般為8h。中溝始終作為曝氣池使用，側(cè)溝交替作為曝氣池和沉淀池運(yùn)行，提高了轉(zhuǎn)刷的利用率。

2.1.4VR型氧化溝。

其構(gòu)造特點(diǎn)是將氧化溝分成容積基本相等的2部分，其間有單向活拍門相連，利用定時改變曝氣轉(zhuǎn)刷的旋轉(zhuǎn)方向來改變溝內(nèi)水流方向，使2部分氧化溝交替地作為曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，不需設(shè)二沉池和污泥回流裝置。

VR型氧化溝有2道單向活拍門和2道出水堰，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水或間歇進(jìn)水。一般一個工作周期為8h，分4個階段，操作簡便，機(jī)械設(shè)備少，出水水質(zhì)穩(wěn)定良好，其轉(zhuǎn)刷的實(shí)際利用率可達(dá)到75.0%。

2.2半交替工作式氧化溝兼具連續(xù)工作式和交替工作式的特點(diǎn)。

該類氧化溝系統(tǒng)設(shè)有單獨(dú)的二沉池，實(shí)現(xiàn)曝氣和沉淀的完全分離。最典型的半交替工作式氧化溝就是DE型39卷23期郭昌梓等氧化溝的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展應(yīng)用型式14289氧化溝。DE型氧化溝是指由2個相同容積的氧化溝組成的雙溝半交替工作系統(tǒng)，具有良好的生物除氮功能。

2個氧化溝相互連通，串聯(lián)運(yùn)行，可交替進(jìn)出水，終沉池與氧化溝分建，有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。氧化溝內(nèi)曝氣轉(zhuǎn)刷一般為雙速，高速工作時為曝氣充氧，低速運(yùn)行時只推動水流，不充氧。通過2溝內(nèi)轉(zhuǎn)刷交替處于高速和低速運(yùn)行，可使2溝交替處于缺氧和好氧狀態(tài)，從而達(dá)到脫氮的目的。它與D型、T型氧化溝不同之處是氧化溝與二沉池分開，有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。

2.3連續(xù)工作分建式氧化溝特點(diǎn)

是氧化溝只作曝氣池使用，且進(jìn)出水流向不變，另設(shè)單獨(dú)的沉淀池。連續(xù)工作分建式氧化溝的主要型式有3種:Pasveer氧化溝、Carrousel氧化溝和Orbal氧化溝。

2.3.1Pasveer氧化溝

簡稱P型氧化溝，是早期開發(fā)的氧化溝型式，屬于第1代氧化溝，最先用于處理村鎮(zhèn)污水，間歇運(yùn)行，后來發(fā)展為連續(xù)運(yùn)行，具有分建的沉淀池。氧化溝為跑道形的溝渠，溝上裝設(shè)1個或數(shù)個曝氣器推動混合液在溝內(nèi)循環(huán)流動，曝氣器主要采用的是水平臥式曝氣轉(zhuǎn)刷。

2.3.2Carrousel氧化溝

采用立式低速表面曝氣器供氧并推動水流前進(jìn)。Carrousel氧化溝為多溝串聯(lián)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是表面曝氣器設(shè)于每溝的端頭，在系統(tǒng)中形成好氧、缺氧區(qū)，有利于生物脫氮。由于倒傘型立式表曝機(jī)攪拌能力強(qiáng)，傳氧效率高，設(shè)備數(shù)量少，易于管理和維護(hù)，所以節(jié)能效果顯著。因此，Carrousel氧化溝適用于處理規(guī)模較大的污水處理廠，在所有氧化溝處理工藝中應(yīng)用最為廣泛，是目前世界上最流行的氧化溝系統(tǒng)。

2.3.3Orbal氧化溝

是在P型氧化溝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝，是一種多級氧化溝，采用多孔曝氣轉(zhuǎn)盤進(jìn)行傳氧和混合。由南非的休斯曼(Huisman)設(shè)計(jì)發(fā)明，南非國家水研究所研究和發(fā)展的，后來該技術(shù)被轉(zhuǎn)讓給美國的恩維芮克斯公司(EnvirexInc)加以推廣，于1970開始投放市場。典型的Orbal氧化溝由3個橢圓形溝渠構(gòu)成，污水先引入外溝，在其中不斷循環(huán)的同時，依次引入下一個溝渠，最后從內(nèi)溝排水。Orbal氧化溝采用轉(zhuǎn)碟替代轉(zhuǎn)刷進(jìn)行充氧和推動水流，可通過調(diào)整轉(zhuǎn)碟片數(shù)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)充氧能力，使其更為靈活。

2.4連續(xù)工作合建式氧化溝又稱一體化氧化溝(InterchannelClarifierOxidationDitch，ICC-OD)

是將沉淀池設(shè)置于氧化溝內(nèi)，集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能為一體。出水由上部排出，回流污泥由沉淀區(qū)底部直接進(jìn)入氧化溝內(nèi)。它是美國于20世紀(jì)70