【正文】 從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內循環(huán)流動。因此氧化溝具有特殊的水力學流態(tài)，既有完全混合式反應器的特點，又有推流式反應器的特點，溝內存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內水深一般為 ～ ，寬深比為 2:1，亦有水深達 7m 的，溝中水流平均速度為。氧化溝曝氣混合設備有表面曝氣機、曝氣轉刷或轉盤、射流曝氣器、導管式曝氣器和提升管式曝氣機等，近年來配合使用的還有水下推動器。 3. 卡羅塞爾 氧化溝的機理 卡羅塞爾氧化溝處理污水的原理 最初的普通卡羅塞爾氧化溝的工藝中污水直接與回流污泥一起進入氧化溝系統(tǒng)。表面曝氣機使混合液中溶解氧 DO 的濃度增加到大約 2～ 3mg/L。在這種充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除 BOD；同時，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時，混合液處于有氧狀態(tài)。在曝氣機下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)（平均流速 ）。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到 DO 值降為零，混合液呈缺氧狀態(tài)。經過 缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進入有氧區(qū)，完成一次循環(huán)。該系統(tǒng)中， BOD 降解是一個連續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在同一池中。由于結構的限制，這種氧化溝雖然可以有效的去處 BOD，但除磷脫氮的能力有限。 卡羅塞爾氧化溝除磷脫氮的影響因素 影響卡羅塞爾氧化溝除磷的因素主要是污泥齡、硝酸鹽濃度及基質濃度。研究表明，當總污泥齡為 8~10d 時活性污泥中的最大磷含量為其干污泥量的 4%，為異養(yǎng)菌體質量的 11%，但當污泥齡超過 15d 時污泥中最大含磷量明顯下降，反而達不到最大除磷效果。因此，一味延長污泥齡（例如 20d、 25d、 30d）是沒有必要的，宜在 8~15d 范圍內選用。同時，高硝酸鹽濃度和低基質濃度不利于除磷過程。 4. 卡羅塞爾氧化溝存在的問題及解決方法 盡管卡羅塞爾氧化溝具有出水水質好、抗沖擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、污泥易穩(wěn)定、能耗省、便于自動化控制等優(yōu)點。但是，在實際的運行過程中，仍存在一系列的問題。 污泥膨脹問題 當廢水中的碳水化合物較多， N、 P 含量不平衡， pH 值偏低，氧化溝中污泥負荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥 負荷較高時。微生物的負荷高，細菌吸取了大量營養(yǎng)物質，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質，使活性污泥的表面附著水大大增加， SVI 值很高，形成污泥膨脹。 針對污泥膨脹的起因，可采取不同對策：由缺氧、水溫高造成的，可加大曝氣量或降低進水量以減輕負荷，或適當降低 MLSS（控制污泥回流量），使需氧量減少；如污泥負荷過高，可提高 MLSS，以調整負荷，必要時可停止進水，悶曝一段時間；可通過投加氮肥、磷肥，調整混合液中的營養(yǎng)物質平衡（ BOD5：N： P=100： 5： 1）； pH 值過低，可投加石灰調節(jié)；漂白粉 和液氯（按干污泥的%~%投加），能抑制絲狀菌繁殖，控制結合水性污泥膨脹。 泡沫問題 由于進水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能完全有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經轉刷充氧攪拌，產生大量泡沫；泥齡偏長，污泥老化，也易產生泡沫。用表面噴淋水或除沫劑去除泡沫，常用除沫劑有機油、煤油、硅油，投量為 ~。通過增加曝氣池污泥濃度或適當減小曝氣量，也能有效控制泡沫產生。當廢水中含表面活性物質較多時，易預先用泡沫分離法或其他方法去除。另外也可考慮增設一套除油裝置。但最重要的是要強水資源管理理，減少含油過高廢水及其它有毒廢水的進入。 污泥上浮問題 當廢水中含油量過大，整個系統(tǒng)泥質變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時間，易造成缺氧，產生腐化污泥上??；當曝氣時間過長，在池中 發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產生氮氣，使污泥上??；另外，廢水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。 發(fā)生污泥上浮后應暫停進水，打碎或清除污泥，判明原因，調整操作。污泥沉降性差，可投加混凝劑或惰性物質，改善沉淀性；如進水負荷大應減小進水量或加大回流量；如污泥顆粒細小可降低曝氣機轉速；如發(fā)現反硝化，應減小曝氣量，增大回流或排泥量；如發(fā)現污泥腐化，應加大 曝氣量，清除積泥，并設法改善池內水力條件。 流速不均及污泥沉積問題 在卡羅塞爾氧化溝中，為了獲得其獨特的混合和處理效果，混合液必須以一定的流速在溝內循環(huán)流動。一般認為，最低流速應為 ，不發(fā)生沉積的平均流速應達到 ~。氧化溝的曝氣設備一般為曝氣轉刷和曝氣轉盤，轉刷的浸沒深度為 250~300mm，轉盤的浸沒深度為 480~ 530mm。與氧化溝水深（ ~）相比，轉刷只占了水深的 1/10~1/12，轉盤也只占了 1/6~1/7，因此造成氧化溝上部流速較大（約為 ~，甚至更大），而底部流速很小（特別是在水深的 2/3 或 3/4 以下，混合液幾乎沒有流速），致使溝底大量積泥（有時積泥厚度達 ），大大減少了氧化溝的有效容積，降低了處理效果，影響了出水水質。 加裝上、下游導流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。上游導流板安裝在距轉盤（轉刷）軸心 處（上游），導流板高度為水深的 1/5~1/6，并垂直于水面安裝；下游導流板安裝在距轉盤（轉刷）軸心 處。導流板的材料可以用金屬或玻璃鋼，但以玻璃鋼為佳。導流板與其他改善措施相比，不僅不會增加動 力消耗和運轉成本，而且還能夠較大幅度地提高充氧能力和理論動力效率。 另外，通過在曝氣機上游設置水下推動器也可以對曝氣轉刷底部低速區(qū)的混合液循環(huán)流動起到積極推動作用，從而解決氧化溝底部流速低、污泥沉積的問題。設置水下推動器專門用于推動混合液可以使氧化溝的運行方式更加靈活，這對于節(jié)約能源、提高效率具有十分重要的意義。 5. 卡羅塞爾氧化溝的發(fā)展 由于污水處理標準中對除磷脫氮的要求越來越嚴格，卡羅塞爾氧化溝也得到了進一步的發(fā)展。目前，研究及應用較多的包括以下兩種類型：微孔曝氣型卡羅塞爾 2022 系統(tǒng)、卡羅塞爾 3000 系統(tǒng)。 微孔曝氣型卡羅塞爾 2022 系統(tǒng) 微孔曝氣型卡羅塞爾 2022 系統(tǒng)采用微孔曝氣（供氧設備為鼓風機），微孔曝氣器可產生大量直徑為 1mm 左右的微小氣泡，這大大提高了氣泡的表面積，使得在池容積一定的情況下氧轉移總量增大（如池深增加則其傳質效率將更高）。根據目前鼓風機生產廠家的技術能力，池的有效水深最大可 8m，因此可根據不同的工藝要求選取合適的水深。傳統(tǒng)氧化溝的推流是利用轉刷、轉碟或倒傘型表曝機實現的，其設備利用率低、動力消耗大。微孔曝氣型卡羅塞爾 2022 系統(tǒng)則 采用了水下推流的方式，即把潛水推 進器葉輪產生的推動力直接作用于水體，在起推流作用的同時又可有效防止污泥的沉降。因而，采用潛水推進器既降低了動力消耗，又使泥水得到了充分地混合。 卡羅塞爾 3000 系統(tǒng) 卡羅塞 3000 系統(tǒng)是在卡羅塞爾 2022 系統(tǒng)前再加上一個生物選擇區(qū)。該生物選擇區(qū)是利用高有機負荷篩選菌種，抑制絲狀菌的增長，提高各污染物的去除率，其后的工藝原理同卡羅塞爾 2022 系統(tǒng)。 卡羅塞爾 3000 系統(tǒng)的較大提高表現在：一是增加了池深，可達 ~8m，同心圓式，池壁共用，減少了占地面積，降低造價同時提高了耐低溫能力（可達 7℃）；二是曝氣設備的巧妙設計，表曝機下安裝導流筒，抽吸缺氧的混合液，采用水下推進器解決流速問題；三是使用了先進的曝氣控制器 QUTE（它采用一種多變量控制模式）。四是采用一體化設計，從中心開始，包括以下環(huán)狀連續(xù)工藝單元：進水井和用于回流活性污泥的分水器；分別由四部分組成的選擇池和厭氧池。這之外是有三個曝氣器和一個預反硝化池的卡羅塞爾 2022 系統(tǒng)（如圖 2 所示）。五是圓形一體化的設計使得氧化溝不需額外的管線，即可實現回流污泥在不同工藝單元間的分配。 6. 結論 卡羅塞爾氧化溝由于具有良好的出磷脫氮能力、抗沖擊負荷能力和運行管理方便等優(yōu)點，已經得到了廣泛的應用。但由于科技的發(fā)展和社會的進步，該工藝必將得到進一步的提高。作者認為：卡羅塞爾氧化溝的未來研究方向將主要體現在以下幾方面。 1) 結合生物膜法，研究和開發(fā)生物模型卡羅塞爾氧化溝。這樣不僅可以提高單位反應器的微生物總量，從而提高有機負荷，而且生物膜本身 具有的內置 A/O 系統(tǒng)強化了脫氮效果。 2) 不斷提高卡羅塞爾氧化溝中微生物的活性。例如在氧化溝中投加 EM 專一菌種、投入鐵鹽使微生物馴化成生物鐵、投入活性炭增強菌膠團的形成并提高耐毒性沖擊等。 3) 提高卡羅塞爾氧化溝設備性能和監(jiān)控技術。提高表曝機、水下推進器的性能，減少維修工作量；利用 DO、 ORP 等多目標監(jiān)控技術及變頻技術是今后卡羅塞爾氧化溝科學運行的必由之路。 4) 提高卡羅塞爾氧化溝的耐寒、耐毒性能，減少占地面積和工程造價。膜理論的應用、深池水力條件和工藝性能的研究為降低工程造價、提高耐寒耐毒性能等提供了可能的方向。