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(yīng)用前景十分廣闊,。目前應(yīng)用較為廣泛的氧化溝類型有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,、進出水裝置、混合和導(dǎo)流設(shè)備組成,。其中,，曝氣裝置是決定氧化溝運行效率的重要部分。隨著氧化溝處理工藝對曝氣設(shè)備的要求越來越高,，以及能源的日趨緊張,，新型高效低能曝氣設(shè)備的研究已經(jīng)成為推動氧化溝處理技術(shù)發(fā)展和節(jié)能降耗的重要內(nèi)容。國內(nèi)外的實踐表明,，新型曝氣設(shè)備的出現(xiàn)將意味著新一代氧化溝工藝的誕生,。近幾年來，遼寧社會經(jīng)濟不斷發(fā)展,，城鎮(zhèn)污水處理率逐年tigao,，截止到2016年底，遼寧省可檢測范圍內(nèi)共有污水處理廠128座,，較發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)已基本實現(xiàn)生活污水處理廠全覆蓋,。與日處理能力幾萬噸乃至十幾萬噸的縣級、市級污水處理廠相比,，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠的設(shè)計處理能力在1萬t左右,，相對規(guī)模較小，全省城鎮(zhèn)污水集中處理率為84％,。城鎮(zhèn)污水處理工藝的不斷改進,，對tisheng城鎮(zhèn)污水處理率有著巨大的現(xiàn)實意義。

縱軸曝氣氧化溝是在導(dǎo)管式氧化溝的基礎(chǔ)上進行改良,，增加氧化溝溝體的有效深度,，延長空氣在水中的停留時間?？v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(zhuǎn)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,?？v軸曝氣氧化溝內(nèi)的混合液都必須通過縱軸曝氣裝置，所以曝氣裝置可以持續(xù)為混合液提供氧氣,，混合液在流動的過程中不易形成短路,，保證氧化溝持續(xù)高效運行。本文介紹了縱軸曝氣氧化溝的設(shè)備結(jié)構(gòu),、工作原理,、技術(shù)優(yōu)勢以及在城鎮(zhèn)污水處理中的應(yīng)用，為城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)提供新的理論支持,。

2,、縱軸曝氣氧化溝結(jié)構(gòu)

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

縱軸曝氣器主要由驅(qū)動裝置,、減速機,、軸承、葉輪和散氣管等組成（圖1）,，是將導(dǎo)管式曝氣器的出口導(dǎo)管進行改造,，將下部導(dǎo)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(shè)置擋流墻,，氣泵產(chǎn)生的空氣經(jīng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)切割后形成細(xì)小氣泡，終破碎溶解到氧化溝水體中,。因為擋流墻的設(shè)置,，氧化溝內(nèi)水體全部只能經(jīng)過曝氣器直接流入下游溝體中，導(dǎo)流擋板可以有效防止淤泥堆積的問題出現(xiàn),。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(tǒng)耗能相對較少,。

3,、技術(shù)優(yōu)勢

3．1 縱軸曝氣氧化溝特點

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

（1）供氧量和流速可以分別獨立控制。驅(qū)動裝置控制葉輪的轉(zhuǎn)速,，葉輪轉(zhuǎn)動速度決定氧化溝內(nèi)水流速度,，供氧量通過控制氣泵來進行調(diào)節(jié)?？v軸曝氣氧化溝曝氣和轉(zhuǎn)動獨立運行,，有利于對運行狀態(tài)的控制，有利于tigao氧化溝運行效率,。當(dāng)原水的liuliang不變，而有機物濃度變小時,，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(nèi)混合液通過縱軸曝氣裝置從氧化溝底部流出，只要滿足水溝截面面積的送水量,，即使水的深度很深,，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,?？v軸曝氣氧化溝的曝氣裝置只有一處，運行時更容易形成溶解氧梯度,。如果氧化溝的長度允許,，硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)會更加理想，可以得到較高的脫氮率,。反硝化反應(yīng)時消耗水中的BOD,，當(dāng)BOD/N為3左右時，無需為脫氮補充碳源,。反硝化反應(yīng)也可以去除一部分BOD,，比起好氧處理去除BOD，其不需要曝氣,，因此能達(dá)到節(jié)能效果,。氧化溝脫氮示意見圖1,。

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

3．2 常見曝氣器

3.2.1 轉(zhuǎn)刷曝氣器

轉(zhuǎn)刷曝氣器是個真正意義上的氧化溝污水處理廠采用的曝氣設(shè)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(nèi)活性污泥沉淀，并且有利于微生物的生長,。轉(zhuǎn)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(tǒng)組成。轉(zhuǎn)刷曝氣器在運行時,，主軸在電機的帶動下,，以一定的速度旋轉(zhuǎn)，刷片在隨主軸旋轉(zhuǎn)的過程中,，將空氣中的氧不斷充入水中,。另外，氧化溝內(nèi)的污水通過轉(zhuǎn)刷的運轉(zhuǎn)在溝體內(nèi)循環(huán)流動,，使有機物,、氧氣和微生物充分混合，從而達(dá)到混合和充氧的目的,。

轉(zhuǎn)刷曝氣器在實際運行過程中,，噪聲振動大，主軸兩端的運動構(gòu)建相互摩擦,，減速器輸出端的齒輪易損壞,，導(dǎo)致軸承咬死，影響正常工作,。轉(zhuǎn)刷曝氣器的整體跨度較大,，混凝土安裝時基面的誤差會相對變大，在施工過程中,，難以保證立體空間內(nèi)的同心同軸,，在動態(tài)的裝置運行時變形就更會變大,，裝置易發(fā)生故障，影響設(shè)備正常運行,。

3.2.2 盤式曝氣器

曝氣轉(zhuǎn)盤是Orbal氧化溝的專用曝氣裝置,，它起著充氧、混合,、推動水流循環(huán)流動和防止活性污泥沉淀等作用,。曝氣轉(zhuǎn)盤上有曝氣孔，可以使空氣分散到混合液中以達(dá)到充氧目的,。中心軸一般為碳鋼實心軸體,，轉(zhuǎn)盤設(shè)計成兩個半圓斷面，以半法蘭與軸連接,，轉(zhuǎn)速通常在43~55r/min,，浸沒深度為0．23~0．53m。盤式曝氣器與其他同類曝氣設(shè)備相比,，它的工作水深更大,，混合能力強，并且結(jié)構(gòu)相對簡單,，具有組裝靈活、安裝維修方便等特點,。

在處理污水時,，曝氣轉(zhuǎn)盤日夜不停長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，因此其質(zhì)量是影響全套氧化溝處理設(shè)備效果和使用壽命的決定性因素,。轉(zhuǎn)盤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了污水處理廠的運行成本,。另外，盤式曝氣器自閉性能差,，在系統(tǒng)停止曝氣時,，會使污水回流至曝氣器，造成氣流不暢通甚至管道堵塞,。盤式曝氣器安裝和拆卸較為繁瑣,，更換曝氣器時需要投入更多的人力和時間，直接影響運行和維護成本,。