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Carrousel 氧化沟的发展
从1968 年座Carrousel 氧化沟到今天的带厌氧区的Carrousel氧化沟系统, Carrousel 氧化沟发生了巨大的变化。其发展历程可分为三代: 代普通Carrousel 氧化沟以去除BOD 为主要目的, 系统内具备模糊的A/O 系统, 硝化作用和反硝化作用发生在同一池中, 具有一定的脱氮除磷效果。第二代Carrousel2000 氧化沟系统强化了普通Carrousel 氧化沟系统的脱氮除磷功能, 此系统在普通Carrousel 氧化沟前增加一个厌氧池和一个缺氧池, 以便有利于脱氮除磷。第三代Carrousel3000 氧化沟是在Carrousel2000 氧化沟系统前再加一个生物选择区。该生物选择区是利用高有机负荷筛选菌种, 抑制丝状细菌的增长, 提高各污染物的去除率。其后的工艺原理与Carrousel2000 氧化沟系统相同。
Orbal 氧化沟
起源于南非、发展于美国的Orbal 氧化沟是具有脱氮除磷的新工艺之一, 因其在技术、经济上具有*优势而受到国内外污水处理界的重视。Orbal 氧化沟是一种多渠道氧化沟系统, 一般由3 条同心圆形成或椭圆形渠道组成, 各渠道之间相通。进水先引入外侧的渠道, 在其中不断循环流动的同时, 依次进入下一个渠道, 相当于一系列*混合反应池串联在一起, 后从中心渠道排出。渠内设导向阀, 使进水位于出水口的下游, 以避免污水的短流。曝气设备多采用曝气转盘, 转盘的数量取决于渠内所需的溶解氧量, 水深一般3.5 m～4.5 m, 并保持沟底流速为0.3 m/s ～0.9 m/s。在3 条渠道系统中, 从外到内, 渠道的容积约为总容积的60%～70%, 第二渠约为总容积的20%～30%, 第三渠则仅占总容积的10%。在运行时应保持、二及三渠的溶解氧分别为0 mg/L,1 mg/L,2 mg/L,即所谓三沟DO 的0- 1- 2 梯度分布。渠中氧的吸收率很高, 通常高于供氧速率, 供给的大部分溶解氧立即被消耗掉; 在第二、三渠道中, 氧的吸收率低, 尽管反应池中的供氧量比较低, 溶解氧的量却可以保持较高水平。
曝气生物滤池（BAF）
1、曝气生物滤池（BAF）——基本原理
BAF基本原理在于以颗粒填料为介质，通过附着在填料上生物膜及胞外聚合物吸附截留作用、微生物氧化分解作用及沿水流方向形成的食物链分级捕食作用，实现去除水中污染物的目的，同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在，实现脱氮除磷的功能。
2、曝气生物滤池（BAF）——特点
BAF特点：该技术具有出水水质好、水力停留时间短、占地面积小、投资及运行费用低、抗冲击负荷能力强和管理方便等优点，是一种环保、经济、、节能的污水处理新技术，能实现水资源可再生及持续利用，非常适合于我国污水处理方面所面临的水资源短缺、资金不足、技术相对落后的现状，应对其加大研究和开发力度。
3、曝气生物滤池（BAF）——填料
在曝气生物滤池中，填料是核心组成部分，其对曝气生物滤池处理效果和运行控制极为重要。
首先，填料作为微生物的载体，影响着生物膜的生长、繁殖、脱落、形态及空间结构，为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境，并能保持较多的微生物量；
其次，填料是反应器中生物膜与废水接触的场所，且能对水流有强制性的紊动作用，使废水能够再分布；
另外，填料作为去除悬浮物的介质，其过滤性能又影响着曝气生物滤池对悬浮物的去除效果。
好氧反硝化
传统脱氮理论认为，反硝化菌为兼性厌氧菌，其呼吸链在有氧条件下以氧气为终末电子受体在缺氧条件下以硝酸根为终末电子受体。所以若进行反硝化反应，必须在缺氧环境下。近年来，好氧反硝化现象不断被发现和报道，逐渐受到人们的关注。一些好氧反硝化菌已经被分离出来，有些可以同时进行好氧反硝化和异养硝化（如Robertson等分离、筛选出的Tpantotropha.LMD82.5）。这样就可以在同一个反应器中实现真正意义上的同步硝化反硝化，简化了工艺流程，节省了能量。
用序批式反应器处理氨氮废水，试验结果验证了好氧反硝化的存在，好氧反硝化脱氮能力随混合液溶解氧浓度的提高而降低，当溶解氧浓度为0.5 mg/L时，总氮去除率可达到66.0%。
对于高浓度氨氮渗滤液，普通活性污泥达的好氧反硝化工艺的总氮去除串可达10％以上。硝化反应速率随着溶解氧浓度的降低而下降；反硝化反应速率随着溶解氧浓度的降低而上升。硝化及反硝化的动力学分析表明，在溶解氧为0.14 mg/L左右时会出现硝化速率和反硝化速率相等的同步硝化反硝化现象。其速率为4.7mg/(L·h)，硝化反应KN＝0.37 mg/L；反硝化反应KD=0.48 mg/L。
深井曝气(即超深水曝气)工艺是采用生物处理为主、物化处理为辅的工艺技术，实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其处理工艺流程为：废水经格栅除渣机去除直径>1.5mm的大颗粒悬浮物后流入集水池，初步调节水质水量，再由污水泵提升至初沉池，与二沉池回流污泥混合，利用活性污泥的吸附性和凝聚性去除废水中SS和有机物，沉淀污泥入污泥浓缩池，浓缩脱水后外运；初沉池出水进入调节水解池，控制池中溶解氧浓度<0.2mg/L，在兼性微生物作用下，废水中有机物发生水解酸化反应，大分子有机物降解成小分子有机物并去除部分COD、BOD，以提高废水的可生化性。将二沉池剩余污泥回入调节水解池，池中设置曝气管进行预曝气和搅拌混合，对废水水质进行调节。调节池出水自流入深井曝气池进行好氧生化处理，曝气池深度大，溶解氧浓度高，达40mg/L~60mg/L，氧化能力*，可快速地将废水中的有机物氧化分解成CO2、H2O及其他无机物，化有害为无害，后处理水进入脱气池脱除粘附在污泥上的微气泡后在二沉池进行固液分离，二沉池出水达标排放或回用于生产和绿化灌溉。二沉池污泥部分通过污泥回流泵回入深井，剩余污泥进入污泥浓缩池，浓缩脱水后外运。
新型生物脱氮法
近年来国内外出现了一些全新的脱氮工艺，为高浓度氨氮废水的脱氮处理提供了新的途径。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化。
短程硝化反硝化
生物硝化反硝化是应用广泛的脱氮方式。由于氨氮氧化过程中需要大量的氧气，曝气费用成为这种脱氮方式的主要开支。短程硝化反硝化（将氨氮氧化至亚硝酸盐氮即进行反硝化），不仅可以节省氨氧化需氧量而且可以节省反硝化所需炭源。Ruiza等[16]用合成废水（模拟含高浓度氨氮的工业废水）试验确定实现亚硝酸盐积累的佳条件。要想实现亚硝酸盐积累，pH不是一个关键的控制参数，因为pH在6.45～8.95时，全部硝化生成硝酸盐，在pH<6.45或pH>8.95时发生硝化受抑，氨氮积累。当DO＝0.7 mg/L时，可以实现65％的氨氮以亚硝酸盐的形式积累并且氨氮转化率在98％以上。DO<0.5 mg/L时发生氨氮积累，DO>1.7 mg/L时全部硝化生成硝酸盐。对低碳氮比的高浓度氨氮废水采用亚硝玻型和硝酸型脱氮的效果进行了对比分析。试验结果表明，亚硝酸型脱氮可明显提高总氮去除效率，氨氮和硝态氮负荷可提高近1倍。此外，pH和氨氮浓度等因素对脱氮类型具有重要影响。
深井曝气是活性污泥法的一种，是高速率活性污泥系统。和普通活性污泥法相比，这一方法具有许多优点。
1.氧的利用效率高：在深井内液体流速高，产生高的雷诺数。因此使得气泡的粘结变得小，表面更新速率大。这两者都有助于提高传氧水平。同时由于在深井底部的压力可以使得水中氧的溶解度增加5~10倍，传氧推动力显著增加。气泡与水的接触时间由于深度增加比普通活性污泥法提高十几倍。所有这些导致传氧效率为3~6kgO2/kwh，氧的利用效率为50~90%。
2.污泥负荷速率高：由于高的传氧效率，深井设备可以支持高的污泥负荷速率，根据发表的资料此值是0.9~1.0kgBOD/(kgMLSS·d)，比普通活性污泥法高2.5~4倍。
3.占地面积小：由于深井曝气池的深度很大、活性污泥浓度产生比较高的反应速率，和能够高负荷运转，只需要较小的曝气池体积就行了。因此设置深井曝气池的面积很小，大约是普通活性污泥的1/20左右。
4.能够承受强烈的负荷变动：深井曝气属于*混合型流态，在污水入口处与20~30倍的回流水瞬即混合并以较高的流速流动，得到相当程度的稀释，对于冲击负荷产生的影响较小，能够进行稳定的处理。
5.能够对只经过格栅和除砂池的原污水进行有效地处理，不需要设置初沉池。
6.影响环境的臭味问题可以控制。与普通活性污泥法相比较，深井曝气法中吹入的空气量大约是前者的1/6~1/8，开口比大约是1/20。很显然臭气的产生量能够大大地受到抑制。
7.产生的污泥量少，深井曝气池中经常供给充份的氧气，微生物始终是处于活性状态。在相同的BOD负荷情况下，深井曝气池产生的污泥量要比普通活性污泥法大约少25~38%。
8.不受外界气候条件影响：由于深井曝气池建于地下，池中的水温受气候变化影响很小，在全年时间里能够维持稳定的处理效率。
9.能够用于高浓度污水处理。由于深井曝气池中溶解氧浓度高，氧的利用率高，能够维持高的活性污泥浓度。将它用于高浓度污水处理，微生物积极活动，进行有效地处理。处理的污水BOD浓度可以达到数千mg/l。
Carrousel 氧化沟的特征
Carrousel 氧化沟是一种单沟式环形氧化沟, 水深5 m 以上, 水与污泥混合后在沟渠内作不停地循环流动。每组沟渠的同一端安装一个垂直表面曝气机, 该曝气机兼有供氧和推流搅拌作用。Carrousel 氧化沟*的池型与相应的曝气设备布局使之形成了靠近曝气机下游的富氧区和曝气机上游以及外环的缺氧区, 这不仅有利于生物凝聚, 还使活性污泥易于沉淀。由于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中的能量强度高很多, 使得氧的转移效率大大提高, 平均传氧效率达到至少2.1 kg/( kW•h) 。因此,Carrousel 氧化沟具有*的混合搅拌耐冲击能力。当有机负荷较低时, 可以停止某些曝气器的运行, 在保证水流搅拌混合循环流动的前提下, 节约能量消耗。和其他氧化沟工艺相比,Carrousel 氧化沟占地面积少, 土建费用低, 节能*, 管理维护简单。其BOD 去除率高达95%～99%, 脱氮率可达90%以上, 除磷率在50%左右, 如配以投加混凝剂, 除磷效果可达95%。所以, 在所有的氧化沟处理工艺中它的应用广泛。
生物滤料的种类及特点
1、生物滤料的种类
曝气生物滤池所用填料，根据其采用原料的不同，可分为无机填料、有机高分子填料。
常用的无机填料有：陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨胀硅铝酸盐等)；
有机高分子填料有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯PE 、各类树脂，塑料(包括各类泡沫材料），纤维
2. 生物填料的特点
①粒状填料：这是早出现沿用至今的填料，材质为无机的陶粒或石英砂。这类填料的主要特点是表面粗糙，易于附着生物，截留悬浮污染物的能力强，缺点是阻力大，容易堵塞。
②不规则粒状填料：早期有拉西环(RaschingRing) 鲍尔环(PallRing)，目前常用的有哈凯登球(Hacketten)和多面空心球等，可用陶瓷石墨、塑料或金属制成，特点是结构简单，价格低廉，但流体分布不均；
③玻璃钢或塑料填料：表面光滑，生物膜附着力差，易老化，在实际使用中往往容易产生堵塞。软性填料中的水流流态不理想，易产生结球现象，使其表面积大为减小，进而在结球的内部产生厌氧作用，影响处理效果；
④活性炭粒：比表面积大，孔隙多，但价格昂贵，且由于表面孔隙尺寸太小，大多数微孔微生物不能利用；
⑤塑料纤维类填料：质轻，坚硬，但表面光滑，空隙率小，不易挂膜；纤维类填料一般都存在易结块及装填困难等不足；
⑥蜂窝状或波纹板状填料：材质通常为玻璃钢或塑料(聚乙烯 聚苯乙烯和聚丙烯等)，其主要的优点是空隙率高，结构简单，质轻但强度高，防腐性能好，衰老生物易于脱落等主要的缺点是生物在填料表面的生长与脱落平衡不易控制，填料内难以得到均一的流速球形轻质陶粒；
⑦球形轻质陶粒：是采用粘土为原材料，加入适当的化工原料作为膨胀剂，经高温烧制而成。它具有其它传统填料所不具有的诸多优点：强度大孔隙率大 比表面积大、化学稳定性好、密度适宜、生物附着性强。
