淀粉废水各种生化处理方法的比较

       生化段的处理方法较常用的有氧化沟活性污泥法、接触氧化法及间歇式活性污泥法。
氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），氧化沟活性污泥法处理工艺是一种处理效率高的经典工艺，是活性污泥法的一种变形，如Carrousel氧化沟和Orbal氧化沟。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、脱磷除氮的效果比较明显、对各种不同性质的污水适应性强等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。
       生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。接触氧化法常用直流式鼓风曝气系统，其特点是在填料下直接曝气，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其经常保持较好的活性，可避免堵塞。但对于低浓度和生化性不是很好的废水，其填料不易挂膜，污水处理效果不理想。
       间歇式活性污泥法的工艺特点是将曝气池和沉淀池合而为一，生化反应呈分批进行，基本工作周期可由进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段组成。目前较常见的间歇式活性污泥法有SBR工艺、CASS工艺、CAST工艺等。该种工艺能抑制污泥膨胀、产生的剩余污泥量较少，有一定的脱氮作用。在实际应用中一般要2个或2个以上池子交替使用，自动控制程度较高，但操作复杂，设备故障率较高，维修难道大。
       1、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟
Carrousel氧化沟是一种环形沟式氧化沟。在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机，兼有供氧和推流搅拌作用。污水在沟道内转折巡回流动，处于完全混合形态，有机物不断氧化得以去除。

       Carrousel系统平面结构示意图
       Carrousel氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制成功。氧化沟通过大量的工程实践经验的积累和对于水力形态的深入研究，己经形成一个完善的水力系统。至今世界上已有850多座Carrousel氧化沟正在运行。

       Carrousel系统实景图
       1.1 Carrousel氧化沟处理污水的工作原理：
       Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态，即“好氧/厌氧/好氧/厌氧”交替交换的过程。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。
       1.2 Carrousel氧化沟工艺特点：
       A、采用专有的工艺及水力设计模型，氧化沟廊道采用椭圆型。
       B、专门研制开发的高性能立轴表曝机的应用，使沟深达到或大于5米，从而大大的减少了占地面积。而且表曝机固定在水面上，克服了转刷曝气的缺陷，减少大量的日常维护工作。
       C、表曝机在掺氧、搅拌、及混合推流三项功能上的能量分配与卡鲁塞尔系统水力设计的最优组合，加上先进的自动控制系统，保证了卡鲁塞尔系统最低的能耗和最优的处理效果。
       D、由于 BOD负荷低，对进水水温、水质、水量的变动有较强的适应性，且污泥率低、成熟程度高，可减轻污泥处理的费用。
       E、卡鲁塞尔氧化沟用倒伞型表面曝气机。倒伞型表面曝气机充氧动力效率为2.15kgO2/kwh,而转碟曝气机的充氧动力效率1.8kgO2/kwh, 用倒伞型表面曝气机优势比较明显。
       F、结构简洁，控制简单，工艺运行稳定可靠；去除率高。
       2 、SBR（间歇式活性污泥法）
      (1) 理想的推流过程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）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
     （3）耐冲击负荷，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。
     （4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
     （5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
     （6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
     （7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
     （8）脱氮除磷，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。
     （9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
      3、奥贝尔（Orbal）氧化沟
      3.1奥贝尔（Orbal）氧化沟的工艺简图

      起源于南非发展于美国的奥贝尔(Orbal)氧化沟是具有除磷脱氮功能的新工艺之一，因其在技术、经济上具有独特优势而受到国内外污水处理界越来越多的重视。
      由于奥贝尔氧化沟属于多反应器系统，多用于处理污染负荷较大、处理水量较大的废水处理站。有利于难降解有机物的去除，且抗冲击负荷能力强，因此，奥贝尔氧化沟较其他类型氧化沟有更好的适应性。
      奥贝尔氧化沟工艺有很强的抗高浓度废水冲击负荷能力，主要原因有两点：一是一般为低负荷设计，且多数情况下沟内能维持较高的MLSS，一时的冲击负荷不足以对微生物产生抑制作用；二是沟内的循环流量很大，为进水流量的几十倍甚至上百倍，在流态上每个沟道都具有完全混合的特征。高浓度、高流速的废水进入沟中后迅速被稀释混合，对系统不会产生很大影响。
      3.2奥贝尔（Orbal）氧化沟的工艺的特征
      奥贝尔氧化一般由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。外沟道体积占整个氧化沟体积的50%-55%；中间沟道容积一般为25%-30%，溶解氧控在1.0mg/L左右,作为“摆动沟道”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的15%-20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L左右），以保证有机物和氨氮有较高的去除率。
      外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，80%以上的BOD可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域DO为0.0mg/L，所以，氧传递作用是在缺氧条件下进行的，氧的传递效率有所提高，有一定的节能效果。另外，外沟道内所特有的硝化反硝功能，节能效果更为明显。内沟道作为最终出水的把关，一般应保持较高的溶解氧，但内沟道容积最小，能耗相对较低。中沟道起到互补调节作用，提高了运行的可靠性和可控性。奥贝尔氧化沟独特的构造和机理，使之以较节能的方式获得稳定的处理效果。
      奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。在外沟道形成交替的耗氧和大区域的缺氧环境，较高程度地发生“同时硝化反硝化”，即使在不设内回流的条件下，也能获得较好的脱氮效果。
      奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内来说，混合液的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来说，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解浓度和污泥负荷，兼有多沟道串联的特性，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生。
      奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面密布凸起的三解形齿结，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和动力效率。通过改变曝气机的旋转方向、浸水深度、转速和开停数量，可以调整供氧能力和电耗水平。尤其是蝶片可以方便的拆装，更为优化运行提供了简便手段。另一方面，由于转碟具有极强的整流和推流能力，氧化沟有效水深可达4米以上，即使因优化控制需要而减少曝气机运行台数时，一般也不会发生沉淀现象。这是曝气转碟和奥贝尔沟型所独具的优点。
      糖厂废水混杂有滤布洗涤水、冷却水等，水质和水量的变化较大，进入污水处理厂的污水流量雨天比晴天大，甚至高出设计流量数倍，污水处理厂处于超负荷运行状态。在超负荷运行期间，沉淀池污泥的流失是活性污泥处理系统的主要问题，特别是对维持较高的活性污泥固体量的延时曝气氧化沟系统。出现污泥流失时，不仅出水水质差，而且会使系统的正常运行遭到破坏，需很长时间才能恢复。
　　在常规系统中可以采用设置超越(旁通)管渠的方法，分流一部分或全部冲击负荷直接到二沉池，或通过停开曝气器让污泥在氧化沟中沉淀，防止污泥流失。但这两种方法都使BOD得不到有效降解。设置总超越管渠全部超越整个污水处理系统更达不到处理效果。
　　抗暴雨流量的冲击是奥贝尔氧化沟的另一特点，雨水分流是奥贝尔氧化沟特有的运行模式。其特点是将冲击流量分流到第三沟或第二沟(视沟内MLSS的高低而定)，而回流污泥仍连续不断地送往第一沟。这种运行模式可增加生物固体贮存量，且使其在第一、二沟中贮存并得以曝气。由于进水能很快将第三沟中的混合液稀释，避免了由于进入沉淀池的污泥固体比回流的多而引起污泥固体不平衡问题，从而有效地防止了污泥固体的流失。这样，当冲击流量停止后，系统很容易恢复到正常的运行操作模式。
      3.3奥贝尔（Orbal）氧化沟的优点
      1）曝气池是椭圆形，曝气设备推流阻力最小，运行费用低，曝气设备计算方便。
      2）曝气池分三沟、四沟，中间墙可用钢筋圈梁和砖墙组合结构，节省基建造价。
      3）水深可以深一些，污泥状况运行良好，氧化沟污泥沉淀较小。
      4）有明显的好氧沟、厌氧沟，其脱氮除磷和总氮去除率较高的。
      5）二沉池可设在中间，节省占地面积和基建费用。
      6）由于使用表面曝气转盘，其检修率是较低的，容易维护。
      7）由于明显的好氧厌氧区域，其污泥产量较小且稳定，不容易产生污泥膨胀阻碍。
      8）由于采用典型的Orbal转盘，其推流和充氧的矛盾是最小的，所以Orbal型氧化沟耗电量是氧化沟工艺最小的一种。
      9）3个氧化沟有独立性，进水管可超越。在暴雨期间，进水管可以超越外沟直接进入中沟道和内沟道。由外沟保留大部分活性污泥利于恢复。
      10）美观性、壮观性和实用性。Orbal氧化沟具有良好的艺术平面美，并具备壮观的运行动力模式，容易让人感觉到视觉的运动性，并且在运动中体现出实用性。所有的各种污水处理厂工艺中，只有Orbal氧化沟才具备建筑的美观性、工程的壮观性、曝气运行的实用性。
      11)技术适应性强。今天的Orbal氧化沟处理工艺不必在设计上加大保险系数就能适应明天的需要，没有任何其他系统能有这样的适应性。该系统采取单池设计而具有双池的能力，对高浓度及大水量的冲击依然能保持正常运行。我国正处在一个高速发展阶段，因此带来规划和预测的不确定性，因此该工艺最适合这类需求。
      12）使用方便。Orbal氧化沟系统可以在流入液悬浮质含量很高的情况下工作。其处理范围很广。温度过高或过低都不会干扰处理过程。冲击荷载能够很快得到消散。并能自行对付昼夜/季节的大辐度涨落变化。三个氧化槽串联工作，从而能降低SVI’ s（污流体积指数），防止污泥膨胀和扰动。
      13）节省能源。根据经验，搅拌760m3的废水有时只需要一马力的功率，三个槽都不需要加以清理。
      14）低原始成本，低寿命同期成本。Orbal氧化沟工艺在这两方面都很优越，始终保持较强的反硝化作用，因此其连续氧化效率很高。
      15）施工费用降低。由于采用共用槽壁，结构紧凑，所以施工极简便，又花费较少。
      16)节省投资的厌氧水解酸化系统。为确保总氮的排放目标，设计时可利用在Orbal氧化沟中心岛增加前置厌氧段，很多Orbal氧化沟中心岛没有利用起来，浪费了基建投资及容积。可适当增大中心岛的圆弧直径，增大厌氧反应推流区，节省投资，达到处理目的。
      17)工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个三沟道的氧化沟和一个二沉池以及污泥回流系统组成，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
      3.4奥贝尔氧化沟与表曝氧化沟对比
     （1）流态：表曝氧化沟可呈单槽或多槽式，但这种多槽的概念与奥贝尔系统有实质上的差别。前者当多槽平面展开时，仍然是单槽型式，而后者是真正的多槽式。因此，表曝氧化沟的流态，以完全混和为主，不能区分出明显的硝化与反硝化区段。
     （2）微生物活动环境：在表曝氧化沟中，也允许有反硝化区段的存在，但是如在其多槽系统中，往往反覆经受好氧-厌氧过程，对微生物的生长不利；而奥贝尔系统各槽功能明确，缺氧或厌氧只发生在第一槽中，对微生物活动有利，因此硝化与反硝化联合作用充分协调。
     （3）充氧调节灵活性：一座新设计的污水处理厂，设计参数往往与实际情况有出入，这样在工艺的选用上，尽可能今后有调整余地，而奥贝尔工艺开发中，已充分理解这一因素，并在工艺与设备设计中，着重考虑到给以灵活应变的措施。例如，在充氧调节上，可以采取五种措施，如果万一设计与实际情况不附时，亦极容易调整。而使用表曝机虽也有调节余地，但幅度甚小，不足以应付不测局面，特别在新建城市或经济开发区中，往往有时会出现水量与水质较大幅度超出原设计的现象，或者在发展中，水量逐渐增加，当新修污水厂还不可能时，表曝氧化沟将无所适从；而在奥贝尔系统中，只须方便地增添若干组转盘，即可解决燃眉之急，足以保证不污染环境。
     （4）运转的灵活性：在污水厂运转过程中，发生负荷冲击最经常出现的难题。从工艺设计角度讲，完全混合式，对解决这一问题有利，但如产生短流，则出水效果将受影响，这是表曝氧化沟的特点。利用奥贝尔系统，可以与任何改良活性污泥法一样，在设计中考虑分段进水的措施，因此足以应付水质和水量的冲击负荷。
     （5）占地面积：表曝氧化沟深度可达4.5米，而奥贝尔系统现在可最深到6.5米，从占地面积上略比前者优势。
     （6）充氧效率：表曝机的充氧效率目前仍略高于旋转转盘，但是，如果后者系统硝化/反硝化平衡得好，能耗几乎相当。
     （7）运转维护：奥贝尔系统中的充氧混和旋转转盘是采用半法兰联结方式，无论装卸均十分方便，也无复杂的传动组件，因此运转或维护均十分方便。
      那么，哪些地方采用奥贝尔氧化沟最能显示出其特有的优越性？我们借助与清华大学钱易先生的正确见解：
     （Ⅰ）当基建投资的来源十分有限时；
     （Ⅱ）当要求出水水质标准十分严格；
     （Ⅲ）当要求脱氮时；
     （Ⅳ）当进水水量、水质变化大时；
     （Ⅴ）当缺乏高水平管理人员时。