1、引言

氧化溝工藝是活性污泥法處理污水的一種變形方式，它的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短、凈化效率高、運行方式靈活、操作便捷、維護費用低等，應用前景十分廣闊。目前應用較為廣泛的氧化溝類(lèi)型有Carrousel氧化溝、Orbal氧化溝和一體式氧化溝等。普通氧化溝一般由溝體、曝氣裝置、進(jìn)出水裝置、混合和導流設備組成。其中，曝氣裝置是決定氧化溝運行效率的重要部分。隨著(zhù)氧化溝處理工藝對曝氣設備的要求越來(lái)越高，以及能源的日趨緊張，新型高效低能曝氣設備的研究已經(jīng)成為推動(dòng)氧化溝處理技術(shù)發(fā)展和節能降耗的重要內容。國內外的實(shí)踐表明，新型曝氣設備的出現將意味著(zhù)新一代氧化溝工藝的誕生。近幾年來(lái)，遼寧社會(huì )經(jīng)濟不斷發(fā)展，城鎮污水處理率逐年tigao，截止到2016年底，遼寧省可檢測范圍內共有污水處理廠(chǎng)128座，較發(fā)達地區的鄉鎮已基本實(shí)現生活污水處理廠(chǎng)全覆蓋。與日處理能力幾萬(wàn)噸乃至十幾萬(wàn)噸的縣級、市級污水處理廠(chǎng)相比，鄉鎮生活污水處理廠(chǎng)的設計處理能力在1萬(wàn)t左右，相對規模較小，全省城鎮污水集中處理率為84％。城鎮污水處理工藝的不斷改進(jìn)，對tisheng城鎮污水處理率有著(zhù)巨大的現實(shí)意義。

縱軸曝氣氧化溝是在導管式氧化溝的基礎上進(jìn)行改良，增加氧化溝溝體的有效深度，延長(cháng)空氣在水中的停留時(shí)間。縱軸曝氣裝置是安裝在氧化溝上部的機械式曝氣攪拌裝置，整套裝置的葉輪旋轉產(chǎn)生向下的推力，切斷鼓風(fēng)機產(chǎn)生的氣泡，并將其推動(dòng)到氧化溝溝體底部，氣泡在溝體底部破裂，這種方式增加了空氣與活性污泥的接觸面積，tigao氧溶解量。縱軸曝氣氧化溝內的混合液都必須通過(guò)縱軸曝氣裝置，曝氣裝置可以持續為混合液提供氧氣，混合液在流動(dòng)的過(guò)程中不易形成短路，保證氧化溝持續高效運行。本文介紹了縱軸曝氣氧化溝的設備結構、工作原理、技術(shù)優(yōu)勢以及在城鎮污水處理中的應用，為城鎮污水處理技術(shù)提供新的理論支持。

2、縱軸曝氣氧化溝結構

縱軸曝氣氧化溝是在導管式氧化溝的基礎上進(jìn)行改良，使充氧效率tigao的設備，其改良的主要部位是氧化溝的曝氣裝置。導管式曝氣設備是20世紀80年代初由美國推出的污水處理新工藝技術(shù)，它以導管式曝氣器替代轉刷，1980年美國環(huán)境保護局（EPA）把它作為一種高效、節能的新技術(shù)予以介紹。

縱軸曝氣器主要由驅動(dòng)裝置、減速機、軸承、葉輪和散氣管等組成（圖1），是將導管式曝氣器的出口導管進(jìn)行改造，將下部導管拆除，將曝氣器置于氧化溝水深方向中下部，曝氣器下方設置擋流墻，氣泵產(chǎn)生的空氣經(jīng)葉輪高速旋轉切割后形成細小氣泡，終破碎溶解到氧化溝水體中。因為擋流墻的設置，氧化溝內水體全部只能經(jīng)過(guò)曝氣器直接流入下游溝體中，導流擋板可以有效防止淤泥堆積的問(wèn)題出現。相比于其他曝氣裝置，縱軸曝氣氧化溝提供空氣的位置比較淺，可以選擇小型鼓風(fēng)機，系統耗能相對較少。

3、技術(shù)優(yōu)勢

3．1 縱軸曝氣氧化溝特點(diǎn)

縱軸曝氣氧化溝采用縱軸曝氣裝置替代傳統的表面攪拌型曝氣裝置，不僅彌補了氧化溝一直以來(lái)公認的缺點(diǎn)，還有傳統氧化溝不具備的諸多優(yōu)點(diǎn)。

（1）供氧量和流速可以分別獨立控制。驅動(dòng)裝置控制葉輪的轉速，葉輪轉動(dòng)速度決定氧化溝內水流速度，供氧量通過(guò)控制氣泵來(lái)進(jìn)行調節。縱軸曝氣氧化溝曝氣和轉動(dòng)獨立運行，有利于對運行狀態(tài)的控制，有利于tigao氧化溝運行效率。當原水的liuliang不變，而有機物濃度變小時(shí)，可以控制水流速度不變，從而減少曝氣量，這樣就可以減少因為過(guò)度曝氣而造成的能量損失。

（2）可以加深氧化溝深度。氧化溝內混合液通過(guò)縱軸曝氣裝置從氧化溝底部流出，只要滿(mǎn)足水溝截面面積的送水量，水的深度很深，也可以確保溝體底部的流速，使全部混合液得到循環(huán)。如果加深氧化溝的深度，可以減少氧化溝的占地面積。

（3）良好的脫氮能力。縱軸曝氣氧化溝的曝氣裝置只有一處，運行時(shí)更容易形成溶解氧梯度。如果氧化溝的長(cháng)度允許，硝化反應和反硝化反應會(huì )更加理想，可以得到較高的脫氮率。反硝化反應時(shí)消耗水中的BOD，當BOD/N為3左右時(shí)，無(wú)需為脫氮補充碳源。反硝化反應也可以去除一部分BOD，比起好氧處理去除BOD，其不需要曝氣，能達到節能效果。氧化溝脫氮示意見(jiàn)圖1。

（4）氧化溝運行時(shí)可對溝體進(jìn)行覆蓋。在冬季運行時(shí)可對氧化溝加蓋，避免溝體與外界空氣直接接觸，在寒冷地區也能充分發(fā)揮功能。加蓋處理后，在氧化溝運行時(shí)，不會(huì )產(chǎn)生飛沫、水聲和臭氣等二次污染問(wèn)題。

3．2 常見(jiàn)曝氣器

3.2.1 轉刷曝氣器

轉刷曝氣器是個(gè)真正意義上的氧化溝污水處理廠(chǎng)采用的曝氣設備，它起到曝氣充氧、混合推流的雙重作用，可以有效防止氧化溝內活性污泥沉淀，并且有利于微生物的生長(cháng)。轉刷曝氣器由電機、螺旋圓錐—圓柱齒輪減速器、刷片、主軸、軸承座和潤滑及控制系統組成。轉刷曝氣器在運行時(shí)，主軸在電機的帶動(dòng)下，以一定的速度旋轉，刷片在隨主軸旋轉的過(guò)程中，將空氣中的氧不斷充入水中。氧化溝內的污水通過(guò)轉刷的運轉在溝體內循環(huán)流動(dòng)，使有機物、氧氣和微生物充分混合，從而達到混合和充氧的目的。

轉刷曝氣器在實(shí)際運行過(guò)程中，噪聲振動(dòng)大，主軸兩端的運動(dòng)構建相互摩擦，減速器輸出端的齒輪易損壞，導致軸承咬死，影響正常工作。轉刷曝氣器的整體跨度較大，混凝土安裝時(shí)基面的誤差會(huì )相對變大，在施工過(guò)程中，難以保證立體空間內的同心同軸，在動(dòng)態(tài)的裝置運行時(shí)變形就更會(huì )變大，裝置易發(fā)生故障，影響設備正常運行。

3.2.2 盤(pán)式曝氣器

曝氣轉盤(pán)是Orbal氧化溝的專(zhuān)用曝氣裝置，它起著(zhù)充氧、混合、推動(dòng)水流循環(huán)流動(dòng)和防止活性污泥沉淀等作用。曝氣轉盤(pán)上有曝氣孔，可以使空氣分散到混合液中以達到充氧目的。中心軸一般為碳鋼實(shí)心軸體，轉盤(pán)設計成兩個(gè)半圓斷面，以半法蘭與軸連接，轉速通常在43~55r/min，浸沒(méi)深度為0．23~0．53m。盤(pán)式曝氣器與其他同類(lèi)曝氣設備相比，它的工作水深更大，混合能力強，并且結構相對簡(jiǎn)單，具有組裝靈活、安裝維修方便等特點(diǎn)。

在處理污水時(shí)，曝氣轉盤(pán)日夜不停長(cháng)期連續運轉，其質(zhì)量是影響全套氧化溝處理設備效果和使用壽命的決定性因素。轉盤(pán)曝氣器相較于其他新型曝氣器而言，其曝氣阻力損失大，需要鼓風(fēng)機的功率較高，tisheng了污水處理廠(chǎng)的運行成本。盤(pán)式曝氣器自閉性能差，在系統停止曝氣時(shí)，會(huì )使污水回流至曝氣器，造成氣流不暢通甚至管道堵塞。盤(pán)式曝氣器安裝和拆卸較為繁瑣，更換曝氣器時(shí)需要投入更多的人力和時(shí)間，直接影響運行和維護成本。