生物接触氧化,氧化沟及SBR

生物接触氧化法与生物滤池的异同点及应用

接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤地。在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。生物接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。 特点：

（1）容积负荷高，耐冲击负荷能力强； （2）具有膜法的优点，剩余污泥量少；

（3）具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短； （4）能分解其它生物处理难分解的物质； （5）容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端。 缺点：

（1）滤料间水流缓慢，水力冲刷力小；

（2）生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影 响处理效果；

（3）滤料更换，构筑物维修困难。

应用：生物接触氧化法应用广泛，目前在生活污水回用工程，医院废水处理，印染废水处理中都得到有效应用。

应用：生物直接氧化法处理医院污水应用举例

医院是一所综合性医院,现有病床163张 (按200张床位设计),每天排放废水量为200m3,废水排放一般集中在早上7点到10点。废水中含有一些特殊的污染物,如药物、消毒剂、诊断用剂、洗涤剂,以及大量病原性微生物、寄生虫卵及各种病毒,如蛔虫卵、肝炎病毒、结核菌和痢疾菌等。此外,同位素诊疗室废水中还含镭226、磷、金198、碘131等放射性物质。与工业废水和生活污水相比,医院污水具有水量小,污染力强的特点。通过多次取样监测调查,废水水质如表1所示。 表1 废水水质

项目 单位 水质 pH值 5～10

CODcr mg/L 150～350

BOD5 mg/L 80～150 SS mg/L 150～250 NH3-N mg/L 10～50 粪大肠菌群 个/L >20000 细菌总数 个/L 2.0×107 废水处理工艺工艺流程如图1所示。

主要构筑物及工艺参数

化粪池：化粪池设在各主要建筑物排出污水干管上,按国家医院污水处理设计规范,污水在化粪池中的停留时间不小于36小时,污水中的粪便、虫卵等悬浮杂质、以及污泥池回流的浓缩污泥被化粪池截流下来并进行厌氧分解,污水达到初步处理。

格栅池：医院污水中含有大量较大颗粒的悬浮物和漂流物,格栅的作用就是截留并去除上述污物,对水泵及后续处理单元起保护作用。水力停留时间0.15h,最大小时流量16.5m3,有效容积16.5m3/h×0.15h=2.5m3,总容积为3m3,具体尺寸为2000mm×1000mm×1500mm,有效高度1300mm,钢筋混凝土结构。

调节沉淀池：污水经格栅拦截大颗料杂物后自流入调节沉淀池,排出的污泥进入污泥浓缩池进行沉淀浓缩,污水自流入调节池调节水质水量。水力停留时间4.5h,最大小时流量16.5m3,有效容积16.5m3/h×4.5h=74.25 m3。总容积为80m3,具体尺寸为6000mm×3900mm×3500mm,有效高度3200mm,钢筋混凝土结构。 生物接触氧化池：调节池出水通过自流或用提升泵使污水进入生物接触氧化池进行生化处理。根据污水的性质,设计停留时间为3小时以上。填料选用悬浮填料,此种填料挂膜容易,不会堵塞和结球,耐冲击,完全适应医院污水较大的冲击负荷。水力停留时间6h,最大小时流量16.5m3,有效容积16.5m3/h×6h=99 m3。总容积为110m3,具体尺寸为8000mm×3900mm×3500mm,有效高度3300mm,钢筋混凝土结构。

充氧采用射流曝气机,噪音小,安装简单,充氧效率高。

二沉池：污水经生化处理后,流入二沉池,进行泥水分离。水力停留时间3.5h,最大小时流量16.5m3,有效容积16.5m3/h×3.5h=60m3。总容积为70m3,具体尺寸为5000mm×3900mm×3500mm,有效高度3300mm,钢筋混凝土结构。

定量池：污水进入定量池后,在此进行水量调节,为进行后续处理（消毒杀菌处理）做好前期准备工作。容积为50m3,具体尺寸为3900mm×3900mm×3500mm,钢筋混凝土结构。

接触消毒池：污水在此池中投加二氧化氯进行消毒处理,从而杀灭病原菌和病毒,水力停留时间6.5h,最大小时流量16.5m3,有效容积16.5m3/h×6.5h=110m3。总容积为120m3,具体尺寸为9000mm×3900mm×3500mm,有效高度3300mm,钢筋混凝土结构。

污泥池：调节沉淀池和二沉池的污泥由电动阀定期控制,通过自重压力排入污泥池,并在污泥池内浓缩。由于处理站产生的污泥量较少,每半年清掏一次即可。容积为110m3,具体尺寸为3000mm×2000mm×4500mm,钢筋混凝土结构。 生物接触接触氧化池主要设计参数

在设计中,主要考虑了pH值,水温,BOD负荷,设计流量,接触停留时间,供气量。由于生物接触氧化池对pH值的适应性比较强,因此,设计中不对pH进行调整。一般情况下,温度高,处理效

果较好,但过高会抑制微生物生长,因此,为保证处理的正常运行,将进水水温控制在10～35℃。设计每小时流量200m3/24h=8.25m3/h,时变化系数2.0,最大小时流量8.25m3/h×2=16.5 m3/h。医院污水可生化性较好,有机负荷保持在8～12kgBOD/（m3.d）。接触停留时间同处理效果有很大关系,在设计中停留时间维持在5～7小时,保证处理效果。池中水气比维持在1：（3～5）,保证足够的溶解氧。 处理池结构

生物接触氧化池由池体、填料、布水布气装置组成,池体为钢混结构,填料挂在池的四周,采用射流曝气。 处理过程

将调节沉淀池的水用提升泵打进接触氧化池,池内挂满生物填料,在射流曝气机供气条件下,吸附在填料上的好氧微生物通过新陈代谢作用分解和消化有机污染物,填料选用优质的生物弹性组合填料,具有良好的布水布气性能。采用的射流曝气机使水体搅动与充氧同时进行,气泡细密,氧转移效率高。污水在其中停留6小时后,95%以上的有机物被去除,处理后的水进入二沉池。 处理效果

出水各项指标均优于国家标准,对CODcr去除率可高达84%,BOD5去除率95%,出水水质稳定。

接触消毒池处理工程

污水从二沉池中源源不断地流入定量池内,逐步上升到特定的液面高度,在水的压力作

用下产生虹吸。虹吸产生时,虹吸主机内形成负压并产生漩流,通过产生的负压将消毒剂定比定量的投入污水中充分混合,此时污水经虹吸主机吸入接触消毒池,在池内污水与消毒剂充分接触,不会出现短流和死角,很好的杀死病原菌和病毒。在接触消毒池中,杀灭了几乎所有的病菌。

污水处理设施运行结果和效益分析

经过一个多月时间的试运行,对医院废水处理设施的运行效果进行了验收监测。 监测因子

根据医院性质及国家标准,确定对废水处理系统的监测因子为：pH、SS、CODcr、BOD5、NH3-N、总余氯和粪大肠菌群数。 监测结果,如表2

表2 废水处理设施监测结果 项目 进水平均值 出水平均去除率（%） 《污水综合排放标值 准》 7 251 101 178 31.2 >20000 7.25 38.2 4.8 22.2 9.38 <0.1 <20 84.8 95.2 96.2 69.9 99.9 6-9 100 20 70 15 <0.5 <500 pH CODcr(㎎∕L) BOD5(㎎∕L) SS(㎎∕L) NH3-N 总余氯 总大肠菌群(个/L)

分析与对照

表2结果显示,医院废水处理设施运行效果良好,其CODcr去除率可高达84.8%,SS去除率96.2%,NH3-N去除率69.9%,BOD5去除率95.2%,总大肠菌群去除率99.9%以上。对比《污水

综合排放标准》GB78-1996一级标准要求,该设施处理后出水水质的监测值符合标准。监测结果表明,各项指标均达到国家一级标准,优于设计标准值。

生物滤池 英文名称：biological filter

定义：一种用于处理污水的生物反应器，内部填充有惰性过滤材料，材料表面生长生物群落，用以处理污染物。

生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。生物滤池由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。构造 1、滤料的要求 （1）比表面要大（2）孔率高（3）质材强度高（4）稳定（5）价廉 2、池壁的功能 构筑物主体，起支撑作用。 3、池底 通风系统、排泥系统、支承渗水结构 4 、布水系统 旋转布水器 性能特点： 1）生物滤池的处理效果非常好，在任何季节都能满足各地最严格的环保要求。 2）不产生二次污染。 3）微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。因此停工后再使用启动速度快，周末停机或停工1至周后再启动能立即达到很好的处理效果，几小时后就能达到最佳处理效果。停止运行3至4周再启动立即有很好的处理效果，几天内恢复最佳的处理效果。 4）生物滤池缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。 5）运行采用全自动控制，非常稳定，无须人工操作。易损部件少，维护管理非常简单，基本可以实现无人管理，工人只需巡视是否有机器发生故障。 6）生物滤池的池体采用组装式，便于运输和安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实施；也便于气 源分散条件下的分别处理。 7）此类过滤形式的生物滤池能耗非常低，在运行半年之后滤池的压力损失也只有500Pa左右。

曝气生物滤池（Biological Aerated Filter）简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用，其特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，与其他二级生化处理技术相比，具有 容积负荷高，抗冲击负荷能力强、处理效果好，对碳源污染物和氮源污染物都有良好的去除作用、占地面积小，处理流程简单、基建费用、运转费用节省及管理简单，自动化程度高等优点。曝气生物滤池相关设备可实现全部微机控制，运行数据和参数可在微机上显示，通过计算机程序，实现运转设备的自动化控制，可称作真正意义上的机电一体化污水处理设备，便于操作和管理。 世界上首座BAF于1981年在法国投产，随后在美国、加拿大、日本等国得到广泛应用。BAF在我国作为一种新工艺，正处于推广阶段。大连市马栏河污水处理厂是我国第一个采用BAF工艺的城市污水处理厂。许多科研单位也对曝气生物滤池结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了详细的研究，取得了很多成果。

曝气生物滤池（Biological aerated filter：BAF）处理污水是近年来开发出的污水处理工艺，已在欧美和日本广为流行，但在我国研究甚少。曝气生物滤池最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池（如二沉池）。此外，该处理工艺容积负荷、水力负荷大，占地面积、基建投资少，氧转移率高，出水水质好等特点。 1 曝气生物滤池污水处理技术的发展

在城市污水的治理领域，传统的污水处理工艺，如传统活性污泥工艺及其变形工艺、生物氧化沟工艺、生物脱氮除磷工艺（A/O法、A/A/O法及其改进工艺）。A-B工艺和SBR工艺等，处理的水质能达到排放水的一般要求，但不能达到城市 一般回用水标准，而且投资和占地面积大，难于管理。例如活性污泥法，其研究、应用、改进已有很长的历史，目前在世界上仍占优势地位，但同时也存在一些难以克服的缺点。因此，近十几年来，各种废水处理新技术不断涌现。

在欧洲，为了适应新的标准[1-2]，陆续开发了一系列新的污水处理技术，曝气生物滤池从中脱颖而出。它首先被用作三级处理，后来发展成直接用于二级处理[3]。自第1套建在靠近巴黎的sois-sons污水处理厂的装置投产运行以来[4]，已在欧、美和日本等发达国家广为流行，目前世界上已有几百座污水处理厂应用了这种技术。曝气生物滤池不仅用于水体富营养化处理，而且广泛地用于生活污水、生活杂排水和食品加工、水果蔬菜罐头、鱼肉制品、酿造和造纸等工业废水处理中。

2 填料在曝气生物滤池中的核心地位

曝气生物滤池充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其工作原理主要有过滤、吸附和生物代谢[5]。滤池工作时，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出；此外，填料及附着其上生长的生物膜对溶解性有机物具有一定的吸附作用。运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。曝气生物滤池正是通过这样反复的周期性运转来处理污水的。 填料作为曝气生物滤池的核心组成部分，影响着曝气生物滤池的发展。曝气生物滤池发展过程中依次出现过3种不同的形式[1、6-7]：BIOCARBONE，BIOFOR和BIOSTYR，采用的填料各不相同。BIOCARBONE采用的是石英砂粒；BIOFOR采用的是轻质陶粒；BIOSTYR采用的则是密度比水小的聚苯乙烯球形颗粒。石英砂粒由于密度大，比表面积、孔隙率小；当污水流经滤层时阻力很大，生物量少，因此滤池负荷不高、水头损失大。轻质陶粒和聚苯乙烯作填料时，由于密度小，比表面积、孔隙率大，生物量大，因此滤池负荷较大，水头损失较小。国外的实际运行表明，BIOFOR和BIOSTYR明显优于BIOCARBONE。 应用：生物滤池在市政污水处理、炼油废水处理、入库水处理等多方面水质处理中均有应用。 曝气生物滤池应用：

曝气生物滤池(biological aerated filter)与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小(是普通活性污泥法的1/3 )、投资少(节约30%)、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点［1～3］，但它对进水SS要求较严(一般要求SS≤100 mg/L，最好SS≤60mg/L)，因此对进水需要进行预处理。同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大。

世界上首座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺，日本、韩国和中国也先后引进了此项技术。目前世界上较大的环保公司如法国得利满公司、德国菲力普穆勒公司、法国OTV公司均把它作为拳头产品在全世界推广。在中国内地，曝气生物滤池正处于推广阶段。大连市马栏河污水处理厂是我国第一个采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂，目前正处于试运行阶段。另外，我国一部分工业废水的处理也采用了此项技术。清华大学、太原理工大学等科研单位对曝气生物滤池也进行了试验研究。随着曝气生物滤池在世界范围内不断推广和普及，很多学者在其结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了详细的研究，取得了很多成果。 1 结构形式

曝气生物滤池的结构与普通快滤池基本相同，不同之处在于曝气生物滤池下部或底部增加了曝气系统。根据水流方向其可分为上向流和下向流两种，早期的曝气生物滤池多采用下向流，如BIOCARBON［4］。由于下向流曝气生物滤池的纳污效率不高、易堵塞 、运行周期短，因此现在多采用上向流方式(即采用气水同向流)，使布水、布气更加均匀。同时，在水气上升过程中可把底部截留的SS带入滤池中上部，增加了滤池的纳污能力，延长了工作周期。

目前，上向流曝气生物滤池有BIOFOR®、BIOSTY®、COLOX®、DeepBedTM、BIOPUR®R等多种形式［5、6］，其中BIOFOR&R应用最为广泛，图1是BIOFOR®的结构示意图。

为了适应不同的水质和拓宽应用范围，很多科研、工程技术人员对曝气生物滤池结构进行了研究改造。邹伟国等开发了一种名为BIOSMEDI的曝气生物滤池，它采用了脉冲反冲洗、气水同向流的形式，可用于微污染源水预处理或污水深度处理［7］。孙力平等为了解决BIOFOR®R的滤头堵塞问题把滤头改成穿孔管并降低了空气扩散管的位置，该工艺用于造纸和印染废水的处理取得了良好的效果［8］。 2 功能

单个曝气生物滤池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能，与其他工艺组合可进行一般城市污水或工业废水的二级或三级处理。表1是采用曝气生物滤池处理污水的典型流程。 由于各功能的实现对滤料粒径大小和滤层厚度、负荷、曝气等参数的要求不尽相同，一般认为不宜把各种功能放在同一个曝气生物滤池中完成。但最近有研究者对在一个曝气生物滤池中完成碳化+硝化、硝化+反硝化、硝化+生物除磷、硝化+化学除磷和反硝化+生物除磷等组合功能进行了尝试和探讨，均取得了一定的研究成果。 展望

作为一种崭新的水处理工艺——曝气生物滤池正处在推广之中。根据目前的研究和应用情况，今后应重点研究以下相关问题：

① 生物膜的特点及其快速启动的方式；

② 生物氧化功能和过滤功能之间的相互关系； ③ 反冲洗过程中生物膜的脱落规律；

④ 进一步拓宽曝气生物滤池的应用范围，研究其在水深度处理、微污染源水预处理、难降解有机物处理中的应用及与其他工艺组合的处理效果。

相同点：不管曝气生物滤池还是及生物接触氧化池都属于泥膜共生系统。 不同点：

1、曝气生物滤池中的滤料是悬浮的，在水中具有自由移动的条件，由于经常反冲洗，也就有流失的可能，该系统用于污水深度处理比较多。生物接触氧化池的填料是固定的，也就不存在填料流失的问题，耐冲击能力较好，经常用于二级生化系统。出水COD在100左右。 接触氧化主要利用微生物吸附、氧化分解作用去除污染物 ，必须有二沉池；生物滤池除了具有这个作用还其过滤作用，因此不需要二沉池，但是生物滤池需要反冲，施工和操作比较麻烦，自动化程度要求高。

2、接触氧化池为纯好氧处理，主要针对COD（BOD），对SS处理主要是通过粘附作用降解的（也有通过降解有机物部分的SS造成的）。它适应能力强，操作简单。适应水质范围广；

曝气生物滤池有两个作用，一是去除COD（BOD），还有一个是去除SS。去除COD（BOD）

作用和接触氧化法相同，不同之处是填料不同，接触氧化法多为组合或弹性填料，而曝气生物滤池为颗粒填料（陶粒，石英砂等）。

曝气生物滤池去除SS是因为它颗粒填料能吸附细小颗粒，它能反冲洗（再生）的，和过滤作用相同。

也就是说曝气生物滤池具有生化和吸附两个功能。但这也有缺点，就是它只适合低浓度的废水，如果是高浓度的废水，不出一个星期颗粒填料的空隙就堵满了，这样填料的寿命就短了，运行费用就高了，不合算了。

不过曝气生物滤池颗粒填料的特点决定它氧利用率会高一些，气体的渗出必须在填料间绕赖绕去啊。

正因为绕来绕去就会有地方得不到充分的氧，正因为得不到充分的氧又会发生厌氧，正因为发生厌氧又让它有了脱氮的功效。

氧化沟的发展形势及其应用

氧化沟（oxidation ditch）又名氧化渠，实际上它是活性污泥的一种变型。因为污水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动，有人称其为“循环曝气池”、“ 无终端的曝气系统”。氧化沟的主要类型有卡鲁塞尔型（Carroussel）、奥贝尔型（Orbal）、交替式工作型、一体化氧化沟（Integrated oxidation ditch）。

氧化沟工艺是20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所（TNO）的帕斯维尔（A.Pasveer）博士通过研究和设计首先开发的。第一座氧化沟污水处理厂是帕斯维尔于1954年在荷兰的伏肖汀（Voorshoten）建造的，服务人口仅为360人[1]。它将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，BOD5去除率高达97﹪，管理十分方便，运行效果稳定，适用于中小村镇的污水处理。这种类型的氧化沟因其设计者而被命名为“帕斯维尔沟”。60年代起，这项技术在欧洲、大洋洲、北美和南非等各国得到了迅速推广和应用，工艺上和构造上也有了很大的发展和改进。据不完全统计，目前英国业已兴建了300多座氧化沟污水处理厂，美国已有500多座这样的污水处理厂。氧化沟的处理能力为500万－1000万人口当量，既能用于生活污水处理，也能用于城市污水和工业废水的处理。经过30多年的实践和发展，这项技术在各种形式的活性污泥法中处于领先地位，被评价为处理效果可靠、基建费用低而运行费用又较省的污水生物处理方法。目前，此项技术已被广泛应用于城市污水，石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等的工业废水处理之中。特别是在荷兰、德国、美国、丹麦、瑞典、瑞士、希腊、加拿大、巴西、南非、澳大利亚、新西兰、印度、前苏联、日本及中国等，这项技术发展十分迅速，不仅处理工艺的数量急剧增长，而且处理规模也在不断扩大。我国从80年代初开始做过一些研究和应用工作，但相比之下，这项技术在我国的发展还是比较缓慢的。 1.2.1氧化沟的工艺特点

（1）简化了预处理 氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法厂，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。

（2）占地面积少 因为在流程中省略了初沉池、污泥消化池，有时还省略了二沉池和污泥回流装置，使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。

（3）具有推流式流态的特征 氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。

（4）简化了工艺 将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。 1.2.2 氧化沟的技术特点 （1）构造形式的多样性 氧化沟沟的基本形式呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样。沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状，可以是单沟或多沟，多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠（如奥贝尔氧化沟），也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠（如三沟式氧化沟），有与二沉池分建的氧化沟，也有合建的氧化沟。

（2）氧化沟的曝气设备的多样性 常用的曝气装置有转刷、转盘和微孔曝气等。 （3）曝气强度的可调节形 氧化沟的曝气强度可以调节，其一式通过出水溢流堰调节堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，改变氧量已适应运行的需要。淹没深度的变化对于曝气设备的推动力也会产生影响，从而也可对水的流速起一定的调节作用。其二式通过曝气器的转速进行调节，从而可以调整曝气强度和推动力。 2各类型氧化沟特点

2.1卡鲁塞尔（Carroussel）氧化沟

卡鲁塞尔氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制。它是一个由多渠串联组成的氧化沟系统。废水与活性污泥的混合液在氧化沟中不停地流动，在沟的一端设置曝气器，使系统中形成好氧区和缺氧区，使其具有生物脱氮的处理功能。卡鲁塞尔氧化沟的发展经历了普通卡鲁塞尔氧化沟、卡鲁塞尔2000氧化沟和卡鲁塞尔3000氧化沟三个阶段[4]。

在普通卡鲁塞尔氧化沟工艺中，污水经过格栅和沉砂池后，不经过预沉池，直接于回流污泥一起进入氧化沟系统。BOD降解是一个连续过程，硝化和反硝化作用发生在同一池中。

卡鲁塞尔2000氧化沟系统是由美国盐湖城EIMCO公司研制的一种具有内部前置反硝化功能的氧化沟工艺。该工艺运行过程中，借助于安装在反硝化区的螺旋桨将混合液循环至前置前置反硝化区（不需循环泵）。前置反硝化区的容积一般为总容积的10﹪左右。反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中盐和亚盐进行反硝化，由于混合液的大量回流混合，同时利用氧化沟内曝气所获得的各硝化效果，该工艺使氧化沟脱氮功能得到加强。聚磷菌的释放磷和过量吸收磷过程又可以实现污水中磷的去除。

卡鲁塞尔3000氧化沟又称深型卡鲁塞尔氧化沟系统，水深可达7.5－8m。该系统是在卡鲁塞尔氧化沟2000系统前再加上一个生物选择区，该生物选择区是利用高有机负荷筛选菌种，抑制丝状菌的增长，提高各误认为的去除率。除了比普通卡鲁塞尔氧化沟深外，其独特的圆形缠绕式设计还可降低建设成本和减少污水厂土地占用。 2.2奥贝尔（Orbal）氧化沟

奥贝尔氧化沟工艺是由南非的休斯曼（Huisman）设想开发，后转让给美国的Envirex公司，该公司于1970年开始将它投放市场。奥贝尔氧化沟一般由3条同心园形或椭圆形渠道组成，各渠道之间相通，进水先引入最外的渠道，在其中不断循环的同时，依次进入下一个渠道，相当于一系列完全混合反应池串联在一起，最后从中心的渠道排出。曝气设备多采用曝气转盘，转盘的数量取决于渠内的溶解氧量。水深可采用2－3.6m，并保持沟底流速为0.3－0.9m/s。

在三条渠道系统中，从外到内，第一渠的容积为总容积的50﹪－55﹪；第二渠为30﹪－35﹪；第三渠为15﹪－20﹪。运行时，应保持第一、第二、第三渠的溶解氧分别为0mg/L、1 mg/L、2 mg/L。第一渠中可同时进行硝化和反硝化，其中硝化的程度取决于供氧量。由于第一条渠道中氧的吸收率通常很高，一次可在该段反应池中提供90﹪的供氧量，仍可把溶解氧的含量保持在0 mg/L的水平上。在以后的几条渠道中，氧的吸收率比较低，因此，尽管反应池中的供养量较低，溶解氧的含量却可以保持较高的水平[6]。 2.3交替式工作氧化沟

交替式工作氧化沟是由丹麦克鲁格（Kruger）公司研制，该工艺造价低，易于维护，通常有双沟交替和三沟交替（T型氧化沟）的氧化沟系统和半交替工作式氧化沟。 2.3.1双沟式氧化沟

双沟交替氧化沟两池体积相同，水流相通，以保证两池的水深相等，不设二沉池。通过曝气转刷的旋转方向来使两部分交替作为曝气区和沉淀区。处理过程中，进水和出水都是连续的，但曝气转刷的工作则是间歇的，其在单个工作周期的利用率仅为40﹪左右。目前双沟式氧化沟虽然得到了广泛的应用，但其设备利用率差的缺点制约了其发展[7]。 2.3.2三沟式氧化沟

三沟式氧化沟（T型氧化沟）是由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双联通，每个池都配有可供污水和环流（混合）的转刷，每池的进口均与经格栅和沉砂池处理的出水通过配水井相连接，两侧氧化沟可起曝气和沉淀双重作用中间的池子则维持连续曝气，曝气转刷的利用率可提高到60﹪左右。三沟式氧化沟可通过改变曝气转刷的运转速度，来控制池内的缺氧、好氧状态，从而取得较好的脱氮效果。依靠三池工作状态的转换,还可以免除污泥回流和混合液回流,从而使运行费用大大节省。但三沟由于进、出水交替运行,所以各沟中的活性污泥量在不断变化,存在明显的污泥迁移现象。同时,在同一沟内由于污泥迁移、污泥浓度有规律地变化必然导致溶解氧也产生规模性地变化。此外,三沟式氧化沟工艺还存在容积利用率低、除磷效率不高等缺点,所以对三沟式氧化沟的设计和运行管理时要考虑沉淀时间、排泥方式等参数的影响[8]。 2.3.3半交替工作式氧化沟[9][10]

半交替工作式氧化沟兼具连续工作式和交替工作的特点。首先，该类氧化沟系统设有单独的二沉池，可实现曝气和沉淀完全分离。其次，与D型氧化沟不同的是：根据需要，氧化沟可分别处于不同的工作状态，使之具有交替工作式运行的灵活特点，特别是用于脱氮。最典型的半交替工作式氧化沟式DE型氧化沟。 DE型氧化沟工艺是专为生物脱氮而开发的，它不同于D型氧化沟之处在于其有的二沉池及回流污泥系统，氧化沟内交替进行硝化与反硝化。在DE型氧化沟前增设一厌氧池，可达到同时脱氮、除磷的效果。

2.4一体化氧化沟（Integrated oxidation ditch）[11]

一体化氧化沟又称合建式氧化沟，是指集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的氧化沟。一体化氧化沟的优点是不必设单独的二沉池，工艺流程短，构筑物和设备少，所以投资省，占地少。此外污泥可在系统内自动回流，无需回流泵和设置回流泵站，因此能耗低，管理简便容易。但由于沟内需要设分区，或增设侧渠，使氧化沟的内部结构变得复杂，造成检修不便。 3氧化沟的发展前景

经过几十年的使用、研究、开发和改进,氧化沟系统在池型结构、运行方式、曝气装置、处理规模、适用范围等方面都得到了长足的发展。据资料介绍,迄今欧洲已有的氧化沟污水处理厂超过2000座,北美超过800座,中国目前正在建造和已投入运行氧化沟的也有很多。氧化沟自问世以来,经久不衰的一个重要原因是污水在一个闭合沟渠中完成污水净化。从理论上讲,它既具有推流反应的特征,又具有完全混合反应的优势前者使其具有出水优良的条件,后者使其具有抗冲击负荷的能力。正因为有这个环流,且有能量分区的缘故,使它具有其他许多污水生物处理技术所拥有的众多优势,其中最为显著的优势是工作稳定可靠。

氧化沟的未来发展方向: 1)加强反应器的生物除磷脱氮功能。至今氧化沟系统多为活性污泥法,可以借鉴生物膜理论，提高单位反应器的微生物总量。高效除磷脱氮是氧化沟技术的研究的主要方向2)提高氧化沟中微生物的活性。提高氧化沟中微生物的耐毒性冲击是氧化沟技术研究的潜在方向。3）提高氧化沟设备的性能和监控技术使氧化沟系统进一步节能。提

高曝气器的充氧效率及水下推进器的性能，同时减少维修；同时对DO、ORP等目标进行智能监控，这是氧化沟技术发展的主要方向。4）提高氧化沟的耐寒，减少占地面积和工程造价，使其得到更广泛的应用。 氧化沟的未来发展方向:

1)加强反应器的生物除磷脱氮功能。至今氧化沟系统多为活性污泥法,可以借鉴生物膜理论，提高单位反应器的微生物总量。高效除磷脱氮是氧化沟技术的研究的主要方向 2)提高氧化沟中微生物的活性。提高氧化沟中微生物的耐毒性冲击是氧化沟技术研究的潜在方向。

3）提高氧化沟设备的性能和监控技术使氧化沟系统进一步节能。提高曝气器的充氧效率及水下推进器的性能，同时减少维修；同时对DO、ORP等目标进行智能监控，这是氧化沟技术发展的主要方向。

4）提高氧化沟的耐寒，减少占地面积和工程造价，使其得到更广泛的应用。

应用：

氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。 氧化沟工艺在污水处理中的应用

从理论上讲，氧化沟既具有推流反应的特征，又具有完全混合反应的优势；前者使其具有出水优良的条件，后者使其具有抗冲击负荷的能力。正是因为有这个环流，且有能量分区的缘故，使它具有其它许多污水生物处理技术所拥有的众多优势，其中最为显著的优势是工作稳定可靠。由于具有出水水质好，运行稳定，管理方便以及区别于传统活性污泥法的一系列技术特征，氧化沟技 术在污水处理中得到广泛应用。据不完全统计，目前，欧洲己有的氧化沟污水处理厂超过2 000多座，北美超过800座。氧化沟的处理能力由最初的服务人口仅360人，到如今的500万~1 000万人口当量。不仅氧化沟的数量在增长，而且其处理规模也在不断扩大，处理对象也发展到既能处理城市污水又能处理石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水及食品加工废水等工业废水 。我国自20世纪80年代亦开始应用这项技术，随着污水处理事业的极大发展，全国各地先后建起了不同规模、不同型式的氧化沟 污水处理厂。目前在我国，采用氧化沟处理城市污水和工业废水的污水处理厂已有近百家。

序批式活性污泥法的发展形势及其应用

SBR工艺的发展及国内外应用现状

活性污泥法的一种。活性污泥法是应用最广泛的技术。活性污泥法于 1914 年开创于英国的曼彻斯特，至今已有 90 多年的历史。该法在开创之初，运行方式并不是现在的连续式处理法，当时试验也证明间歇式运行方式的效果优于连续式。 1914 年在英国的 Salford市建造了世界上第一个活性污泥法污水处理厂，就是间歇式活性污泥法污水处理设施。1915 年美国 Milmaukee 市也建造了一座类似的活性污泥法污水处理厂。这是当时主要的污水处理工艺，但由于当时控制技术的落后，人工进出水工序操作繁锁等原因，曝气板容易堵塞，不久就演变成连续式活性污泥法。 随着自动化技术的发展， 自上世纪七十年代末美国人又重新研究间歇式活性污泥法即序批式活性污泥法。80 年代前后，由于自动化、计算机等高新

技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用，SBR 技术获得重大进展，使得 SBR 的运行管理也逐渐实现了自动化。由于 SBR 处理工艺流程简单，处理效果好的独特优点，SBR 逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。1980 年，美国在国家环保局的资助下，印地安那州建成了世界上第一个自动化控制的 SBR 法污水处理厂。 澳大利亚在近十几年来， 先后建成 SBR 工艺污水处理厂 600余座，其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多，并且开始兴建日处理量 21 万吨大型 SBR工艺污水处理厂。 我国于 80 年代中期开始对 SBR 进行研究，迄今应用已比较广泛。目前，许多城市及工厂企业的污水处理厂采用 SBR 法工艺，如：河南莲花味精厂处理味精废水处理、广州兴丰垃圾卫生填埋厂处理渗滤液等采用了普通 SBR 工艺；昆明市第三污水处理厂，采用 ICEAS工艺， 日处理能力30万吨； 宁夏银川市污水处理厂、 山东青岛市城阳污水处理厂等采用CASS工艺，日处理能力 10 万吨；天津经济技术开发区污水处理厂，采用 DAT-IAT 工艺，日处理能力 10 万吨； 阿克苏污水处理厂、 密云污水处理厂、 山东日照市污水处理厂等采用 AICS工艺。 1.1.2 SBR工艺的主要特点

SBR 技术与传统污水处理工艺不同，采用分批式操作，间歇式曝气、静置理想沉淀。 SBR 处理工艺的过程是按时序分五个阶段：进水、曝气、沉淀、排水、待机。 SBR 处理工艺具有以下特点：

（1）在时间上的理想推流与空间上的完全混合使生化反应推动力增大，效率提高，池 内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。

（2）SBR 处理法池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有 机污物的冲击，可以维持较高的污泥浓度，并且具有很强的抗冲击负荷能力。

（3）SBR 处理法运行过程中适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具 有良好的脱氮除磷效果。

（4）SBR 处理法处理工程中污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高。 （5）SBR 处理法反应池内存在 DO、BOD5 浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 （6）由于 SBR 在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运 行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质与运行功能要求等灵活变化。对于 SBR 反 应器来说，只是时序控制，无空间控制障碍，所以可以灵活控制。良好的自控系统就是保证 SBR 的运行、控制的最佳条件。 1.1.3 SBR的主要变形工艺

近年来 SBR 工艺派生出许多改进方法，称 SBR 变形工艺。比较符合 SBR 特点，又有 工程实践的以下几种 SBR 变形工艺纳入了本规范正文及附录：

（1）循环式活性污泥法 CASS 工艺（Cyclic Activated Sludge System） 。CASS 工艺是近 年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。CASS 工艺反应池分为两个部分，前 部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同 一池子内周期循环运行，同时可连续进水，间断排水。

（2）循环式活性污泥法 CAST 工艺（Cyclic Activated Sludge Technology） 。CAST 工艺 的反应池设三个反应区：生物选择器（厌氧） 、缺氧区和好氧区。该处理系统具有除磷脱氮功能。

（3）好氧间歇曝气系统 DAT-IAT 工艺（Demand Aeration Tank-Intermittent Tank） 。

DAT-IAT 工艺主体构筑物是由连续曝气的 DAT 池和间歇曝气的 IAT 池组成。DAT 池连续进水、连续出水，其出水通过中间配水墙进入 IAT 池；IAT 池连续进水、间歇沉淀、间歇排水。同时，有 IAT 池的混合液回流至 DAT 池。DAT-IAT 工艺具有抗冲击能力强的特点，并有除磷脱氮功能。

（4）交替式内循环活性污泥法 AICS工艺（Alternated internal cyclic system） 。AICS反

应池内分相互连通的四格，按 SBR的五个工序在四格内交替循环运行。AICS通过完整的内循环系统使各反应池的污泥分布趋于均匀化，能提高池容利用率 SBR工艺的适用性

理论上 SBR 工艺可应用于所有适用活性污泥法的污、废水处理。SBR 工艺过程不是空间推流式反应，是在时间上的理想推流式反应，不设二沉池，不需要污泥回流，构筑物较少。综合考虑 SBR 工艺更适用于以下各种废水的处理： （1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水处理； 5

（2）要求污水处理出水水质较高的工程，适用于污水处理除磷脱氮； （3）SBR 系统可 GB118 一级 A的标准，符合再生水处理进水要求； （4）用地紧张的地方；

（5）对已建污水处理厂的改造等 SBR法的应用前景

随着我国城镇和工业的迅速发展，废水量逐年增加，水污染日趋严重，其中高浓度有机废水如酿造废水、造纸废水、制革废水和医药废水等是造成水体污染的重大污染源，是水污染防治的重点．同时，日益严重的富营养化问题迫使废水处理设施在去除有机物的基础上进一步对废水进行脱氮除磷．当今去除废水中的溶解性有机物及氮、磷污染物的主要途径是生化处理．但由于工业高浓度有机废水种类多，成份复杂、多含难降解有机物、对微生物有毒性的无机物及较难处理的氮和磷，故高浓度有机废水的治理技术研究已成为环境保护领域的重要课题．因此，SBR法是一种适合我国国情的废水处理技术，有很好的应用前景．但SBR工艺是一种尚需要不断发展完善的新型技术，系统缺乏科学的操作方法和成熟的运行管理经验．以下几个问题还需深入研究：污水的非稳定状态下，活性污泥中微生物的代谢理论；sBR工艺的需氧与供氧；SBR操作周期处于好氧一缺氧一厌氧反复交替状态，对微生物活性和种群分布的影响；sBR操作的实时控制在线取样、操作系统以及自动操作管理；SBR工艺与调节、缺氧脱氮工艺的结合，脱氮、除磷的微生物机理研究；含高浓度有毒有害物质工业废水的处理；SBR工艺中排出比的选择、SBR反应池混合液污泥浓度的选择和污泥负荷率的选择、SBR适宜的处理规模和操作参数的选择等；运行周期与SBR分组数的确定；SBR法处理工业废水过程控制的基础研究；SBR法数学模型的研究．