污泥膨胀_污泥膨胀原因

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由于工艺控制不当，进水水质变化以及环境因素变化等原因会导致污泥膨胀、生物相异常、污泥上浮、生物泡沫出现等生物异常现象，这些问题如不立即解决，最终都会导致出水质量的降低。

1.污泥膨胀及其控制

污泥膨胀是活性污泥常见的一种异常现象，系指活性污泥由于某种因素的改变，产生沉降性能恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，污泥随出水流失。发生污泥膨胀以后，流出的污泥会使出水SS超标，如不立即采取控制措施，污泥继续流失会使曝气池的微生物量锐减，不能满足分解污染物的需要，从而最终导致出水BOD5也超标。活性污泥的SVI值在100左右时，其沉降性能最佳，当SVI超过150时，预示着活性污泥即将或已经处于膨胀状态，应立即予以重视。在沉降试验中，如发现区域沉降速度低于0.6m/h，也应引起重视。在活性污泥镜检中，如发现丝状菌的丰度逐渐增大，至（d）级时，应予以重视，至（e）级时，污泥处于膨胀状态。丝状菌丰度至（f）级，说明污泥处于严重膨胀状态。

污泥膨胀总体上分为两大类：丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。前者系活性污泥续絮体中的丝状菌过度繁殖，导致的膨胀；后者系菌胶团细菌本身生理活动异常产生的膨胀。

（1）丝状菌膨胀的存在条件及成因 正常的活性污泥中都含有一定量的丝状菌，它是形成活性污泥絮体的骨架材料。活性污泥中丝状菌数量太少或没有，则形不成大的絮体，沉降性能不好；丝状菌过度繁殖，则形成丝状菌污泥膨胀。在正常的环境中，菌胶团的生长速率大于丝状菌，不会出现丝状菌过度繁殖；如果环境条件发生变化，丝状菌由于其表面积较大，抵抗环境变化的能力比菌胶团细菌强，其数量超过菌胶团细菌，从而过度繁殖导致丝状菌污泥膨胀。引起环境条件变化的因素有以下几个方面： 1)进水中有机物质太少，导致微生物食料不足； 2)进水中氮、磷营养物质不足； 3)pH值太低，不利于细菌生长； 4)曝气池内F/M太低，微生物食料不足； 5)混合液内溶解氧DO太低，不能满足需要； 6)进水水质或水量波动太大，对微生物造成冲击。

出现以上情况之一，均可为丝状菌过度繁殖提供必要条件，导致丝状菌污泥膨胀。另外，丝状菌大量繁殖的适宜温度在25～30℃，因而夏季益发生丝状菌污泥膨胀。以上所述的丝状菌指球衣菌，当入流污水“腐化”、产生出较多的H2S（超过1～2mg/L）时，还会导致丝状菌硫磺细菌（丝硫菌）的过量繁殖，导致丝硫菌污泥膨胀。（2）非丝状菌膨胀的存在条件及成因 非丝状菌膨胀系由于菌胶团细菌生理活动异常，导致活性污泥沉降性能的恶化。这类污泥膨胀又可分二种，一种是由于进水口含有大量的溶解性的有机物，使污泥负荷F/M太高，而进水中又缺乏足够的氧、磷等营养物质，或者混合液内溶解氧不足。高F/M时，细菌会很快把大量的有机物吸入体内，而由于缺乏氮、磷或DO不足，又不能在体内进行正常的分解代谢。此时，细菌会向体外分泌出过量的多聚糖类物质。这些物质由于分子式中含有很多氢氧基而具有较强的亲水性，使活性污泥的结合水高达400%（正常污泥结合水为100%左右），呈粘性的凝胶状，使活性污泥在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀有时称为粘性膨胀。

另一种丝状菌膨胀是进水中含有较多的毒性物质，导致活性污泥中毒，使细菌不能分泌出足够量的粘性物质，形不成絮体，从而也无法在二沉池内进行泥水分离。这种污泥膨胀称为低粘性膨胀或污泥的离散增长。

（3）污泥膨胀的控制措施 污泥膨胀控制措施大体可分成三大类，一类是临时控制措施，另一类是工艺运行调节控制措施，第三类是永久性控制措施。

临时控制措施主要用于控制由于临时原因造成的污泥膨胀，防止污泥流失，导致SS超标。临时控制措施包括污泥助沉法和灭菌法二类。污泥助沉法系指向发生膨胀的污泥中加入助凝剂，增大活性污泥的密度，使之在二沉池内易于分离。常用的助凝剂有聚合氯化铁、硫酸铁、硫酸铝和聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂。有的小处理厂还加粘土或硅藻土作为助凝剂。助凝剂投加量不可太多，否则易破坏细菌的生物活性，降低处理效果。FeCl3常用的投加量为5～10mg/L。灭菌法系指向发生膨胀的污泥中投加化学药剂，杀灭或抑制丝状菌，从而达到控制丝状菌污泥膨胀的目的。常用的灭菌剂有NaClO，ClO2，Cl2，H2O2和漂白粉等种类。由于大部分处理厂都设有出水加氯消毒系统，因而加氯量控制丝状菌污泥膨胀成为最普遍的一种方法。具体操作步骤如下：

1)运行实践及历史数据积累，确定一个临界SVI值。当污泥指数低于该临界值时，不影响二沉池的泥水分离及出水水质。该临界值为最大允许污泥指数SVIm。2)持续测定SVI超过SVIm的次数和程度，决定是否采取控制措施。

3)选择最佳加氯点。首先应考虑到氯能在污泥中充分均匀混合，并尽快与丝状菌接触。其次尽量选择有机物含量较低的部位做投加点，以便降低投药量。因此，最佳加氯点是在回流污泥泵上，如果渠道上有搅拌设备，则投加点设在搅拌设备附近，如无搅拌设备，则宜设在回流泵附近。

4)氯量的计算。一般按系统内的污泥总量计算加氯量： m=K·M 式中 K－－单位污泥每日加氯量，8～10kgkgCl2/(kg·d);M－－系统活性污泥总量。

5）核算加氯点污泥中氯的浓度。氯是对微生物无选择性的杀伤剂既能杀灭丝状菌，也能杀伤菌胶团细菌。因此，应严格控制投加点氯的浓度。一般控制在35mg/L以下。

6）实际加氯过程中，应由小剂量逐渐进行，并随时观察SVI值及生物相。当发现SVI值低于SVIm或镜检观察到丝状菌菌丝溶液，应立即停止加氯。开始加氯量可取由（m=K·M）式计算出的加氯量的1/5，然后每日逐渐增大，一般需持续3倍泥龄长的时间能控制住。最后需要强调，灭菌法适用于丝状菌污泥膨胀，而助沉法一般用于非丝状菌污泥膨胀。工业运行调节控制措施用于运行控制不当产生的污泥膨胀。例如，由DO太低导致的污泥膨胀，可以增加供氧来解决；由于pH值太低导致的污泥膨胀，可以通过增加预曝气来解决；由于氮磷等营养物质的缺乏导致的污泥膨胀，可以投加应用物质；由于低负荷导致的污泥膨胀，可以在不降低处理功能的前提下，适当提高F/M。另外，对混合液进行适当的搅拌，也有利于丝状菌污泥膨胀的控制。

永久性控制措施系指对现有处理措施进行改造，或设计新厂时予以充分考虑，使污泥膨胀不发生，以防为主。常用的永久性措施是曝气池前设生物选择器。通过选择器对微生物进行选择培养，即在系统内只允许菌胶团细菌的增长繁殖，不允许丝状菌大量繁殖。选择器有三种：好氧选择器、缺氧选择器和厌氧选择器。这些所谓的选择器一般只是在曝气池首端划出一格进行搅拌，使污泥与污水充分混合接触，污水在选择器中的水力停留时间一般为5～30min，常采用20min左右。好氧选择器内需对污水进行曝气充氧，使之处于好氧状态，而缺氧选择器和厌氧选择器只搅拌不曝气。好氧选择器防止污泥膨胀的机理是提供一个DO充足，食料充足的高负荷区，让菌胶团率先抢占有机物，不给丝状菌过度繁殖的机会。在完全混合活性污泥工艺的曝气池前段，设一个好氧选择器，其控制污泥膨胀的效果是非常明显的。缺氧选择器与厌氧选择器的设施和设备完全一样，它们发挥什么样的功能完全取决于活性污泥的泥龄。当泥龄较长时，会发生较完全的硝化，选择器内会含有较多硝酸盐，此时为缺氧选择器。当泥龄较短时，选择器内既无溶解氧，也无硝酸盐，此时为厌氧选择器。缺氧选择器控制污泥膨胀的原理，是绝大部分菌胶团细菌能利用选择器内硝酸盐中的化合态氧作氧源，进行生物繁殖，而丝状菌（球衣菌）没有这个功能，因而在选择器内受到抑制，增殖落后于菌胶团细菌，大大降低了丝状菌膨胀发生的可能。厌氧选择器控制污泥膨胀的原理是，绝大部分种类的丝状菌（球衣菌）都是绝对好氧，在绝对厌氧状态下将受到抑制。而绝大部分的菌胶团细菌为兼性菌。在厌氧状态下将进行厌氧代谢，继续增殖。但是，厌氧选择器的设置，会导致产生丝硫菌污泥膨胀的可能性，因为菌胶团细菌厌氧代谢会产生硫化氢，从而为丝状菌的繁殖提供条件。因此，厌氧选择器的水力停留时间不宜太长。将现有传统活性污泥系统稍加改造成一些变形工艺，如吸附工艺，逐点进水工艺等形式，也能有效地防止污泥膨胀地发生。另外，近年来出现的一些新工艺，如A2-O、A-B、SBR等工艺也能有效地防止污泥膨胀。2.生物泡沫及其控制

泡沫是活性污泥法处理厂中常见的运行现象。泡沫分为两种，一种是化学泡沫，另一种是生物泡沫。化学泡沫是由于污水中的洗涤剂以及一些工业用表明活性物质在曝气的搅拌和吹脱作用下形成的。在活性污泥培养初期，化学泡沫较多，有时在曝气池表面会形成高达几米的泡沫山。这主要是因为初期活性污泥尚未形成，所有产生泡沫的物质在曝气作用下都形成了泡沫。随着活性污泥的增多，大量洗涤剂或表面物质会被微生物吸收分解掉，泡沫也会逐渐消失。正常运行的活性污泥系统中，由于某种原因造成污泥大量流失，导致F/M剧增，也会产生化学泡沫。化学泡沫处理较容易，可以用水冲消泡，也可加消泡剂。较难处理的是生物泡沫，它是由称作诺卡氏菌的一类丝状菌形成的。化学泡沫呈乳白色，而生物泡沫呈褐色，可在曝气池上堆积很高，并进入二沉池随水流走，产生一系列卫生问题。首先，生物泡沫蔓延至走道板上，使操作人员无法正常维护。另外，生物泡沫在冬天能结冰，清理起来异常困难。夏天生物泡沫会随风飘荡，形成不良气味。目前，预防医学还认为诺卡氏菌极有可能成为人类的病原菌。如果采用表明曝气设备，生物泡沫还能组织正常的曝气充氧，使混合液DO降低。生物泡沫还能随排泥进入泥区，干扰浓缩池及消化池的运行。用水冲无法冲散生物泡沫，消泡剂作用也不大。有的处理厂曾尝试用加氯解决，但收效不大，因为诺卡氏菌产生于活性污泥絮体内部。增大排泥，降低SRT，有时稍有效果，但不能从根本上解决问题。因为已发现诺卡氏菌有很多种，绝大部分的世代期长，而有的世代期仅2d，采用增大排泥方法，只能去除世代期长的那部分诺卡氏菌。综上所述，生物泡沫控制的根本措施是从根源上入手，以防为主。

已经知道，诺卡氏菌是形成生物泡沫的主要原因。这种丝状菌为树枝状丝体，其细胞中蜡质的类脂化合物含量可高达11%，细胞质和细胞壁中都含有大量类脂物质，具有极强的疏水性，密度较小。在曝气作用下，菌丝体能伸出液面，形成泡沫。诺卡氏菌在温度较高（＞20℃）、富油脂类物质的环境中易大量繁殖。因此，入流污水中含油及脂类物质较多的处理厂（入大量宾馆饭店污水排入）或初沉池浮渣去除不彻底的处理厂易产生生物泡沫。在上述处理厂中，夏天又比冬天易产生生物泡沫。虽然诺卡氏菌世代期有长有短，但绝大部分都在9d以上，因而超低负荷的活性污泥系统中更易产生生物泡沫。3.污泥上浮问题及其控制

污泥上浮广义上泛指污泥在二沉池内上浮，但在运行管理中，专指由于污泥在二沉池内发生酸化或反硝化导致的污泥上浮。发生污泥上浮的污泥，本身不存在质量问题，其生物活性和沉降性能都很正常。当这些正常的污泥在二沉池内停留时间太长时，由于缺乏溶解氧而发生酸化，产生H2S气体附在污泥絮体上，使其密度减小，造成污泥上浮。当系统的SRT较长，发生硝化以后，进入二沉池的混合液中会有大量的硝酸盐，污泥在二沉池内由于缺乏溶解氧而发生反硝化，造成污泥上浮，大量流失，导致运行彻底失败。具体参见http://www.daodoc.com更多相关技术文档。污泥上浮的控制措施，一是保持及时排泥，不使污泥在二沉池内停留时间太长，二是在曝气池末端增加供氧，使进入二沉池的混合液内有足够的溶解氧，保持污泥不处理于污泥状态。对于反硝化造成的污泥上浮，还可以增大剩余污泥的排放，降低SRT，控制硝化，以达到控制反硝化的目的。（传统生物脱氮工艺

水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝氮和硝酸盐4种形态存在…。如污水 有机氮占含氮量的4O%～60%，氨氮占5O%～60%，硝态氮仅占0%一5%。传统生物脱氮技术遵循已发现的自然界氮循环机理，中的有机氮依次在氨化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌的作用下进行氨化反应、亚硝化反应、硝化反应和反硝化反应后最终转变为氮气而溢出水体，达到了脱氮目的。

传统生物脱氮技术是目前应用最广的脱氮技术。硝化工艺虽然能把氨氮转化为硝酸盐，消除氨氮的污染，但不能彻底消除氮污染。而反硝化工艺虽然能根除氮素的污染，但不能直接去除氨氮。因此，传统生物脱氮工艺通常由硝化工艺和反硝化工艺组成。由于参与的菌群不同和工艺运行参数不同，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行…传统生物脱氮途径就是人为创造出硝化菌、反硝化菌的生长环境，使硝化菌和反硝化菌成为反应池中的优势菌种。由于对环境条件的要求不同，硝化反硝化这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即化反应发生在好氧条件下，反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。

常见的工艺有三级生物脱氮工艺、二级生物脱氮工艺和合建式缺氧一好氧活性污泥法脱氮系统等。传统生物脱氮工艺存在不少问题：(1)工艺流程较长，占地面积大，基建投资高。(2)由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度，特别是在低温冬季，造成系统的HRT较长，需要较大的曝气池，增加了投资和运行费用。(3)系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果，必须同时进行污泥和硝化液回流，增加了动力消耗和运行费用。(4)系统抗冲击能力较弱，高浓度NH，一和NO：一废水会抑制硝化菌生长。(5)硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和，不仅增加了处理费用，而且还有可能造成二次污染。因此，人们积极探讨开发高效低耗的新型生物脱氮新工艺。2新型生物脱氮工艺

随着科学的发展，近年来发现了好氧反硝化菌和异养硝化菌，硝化反应不仅由自养菌完成，某些异养菌也可以进行硝化作用，反硝化不只在厌氧条件下进行，某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化；许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌)，并能把NH3一氧化成NO：一后直接进行反硝化反应；氨的氧化不仅可以在好氧条件下进行，也可以在厌氧条件下进行。这些新发现突破了传统生物脱氮理论的认识，为研发生物脱氮新工艺奠定了基础。2．1短程硝化反硝化

传统的生物脱氮工艺经过一系列反应，是全程硝化反硝化。中间浪费了一个将亚硝氮转化硝氮，硝氮又转化为亚硝氮的过程。1975年，Voets等进行经NO：一途径处理高浓度氨氮废水研究时发现了硝化过程中NO一积累的现象，并首次提出了短程硝化反硝化生物脱氮的概念。短程硝化反硝化(shortcutnitrifcationdenitrifcation)生物脱氮是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO：一的进一步硝化，然后直接进行反硝化。然而，硝化菌能够迅速地将NO：一转化为NO，一，将NH的氧化成功地控制在亚硝酸盐阶段并非易事。目前，经NO一途径实现生物脱氮成功应用的报道还不多见。影响NO一积累的控制因素比较复杂，主要有温度、pH、游离氨(FA)、溶解氧(DO)、游离羟胺(FH)以及水力负荷、有害物质和污泥泥龄等。目前比较有代表性的工艺为SHAR—ON工艺oSHARON工艺(SinglereactorforHighae—tivityAmmoniaRemovMOverNitrite)是由荷兰DeIft技术大学于1997年开发的。该工艺采用的是CSTR反应器(CompleteStirredTankReactor)，适合于处理高浓度含氮废水(>0．5gN／L)，其成功之处在于巧妙地利用了硝酸菌和亚硝酸菌的不同生长速率，即在较高温度下(30℃～4O℃)，硝化菌的生长速率明显低于亚硝酸菌的生长速率。因此通过控制温度和HRT可以自然淘汰掉硝酸菌，使反应器中的亚硝酸菌占绝对优势，使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段。

与全程硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有如下的优点：(1)硝化阶段可减少25%左右的需氧量，降低了能耗；(2)反硝化阶段可减少40%左右的有机碳源，降低了运行费用；(3)反应时问缩短，反应器容积可减小30%～40%左右；(4)具有较高的反硝化速率(NO一的反硝化速率通常比NO，一的高63%左右；(5)污泥产量降低(硝化过程可少产污泥33%～35%左右，反硝化过程中可少产污泥55%左右)；(6)减少了投碱量等。对许多低COD／NH’比废水(如焦化和石化废水及垃圾填埋渗滤水等)的生物脱氮处理，短程硝化反硝化显然具有重要的现实意义。具体参见http://www.daodoc.com更多相关技术文档。2．2同时硝化反硝化

同时硝化反硝化(SimultaneousNitrifcationDenitrifcation—SND)，即硝化与反硝化反应在同一个反应器中同时完成¨引。SND生物脱氮的机理目前已初步形成了三种解释，即宏观环境解释、微环境理论和生物学解释。宏观环境解释认为l1¨：由于生物反应器的混合形态不均，可在生物反应器内形成缺氧及(或)厌氧段，即宏观环境。例如，在生物膜反应器中，生物膜采用了系列稀释分离、平板划线分离，显微单细胞分离等多种方法，但均以失败告终。用传统的微生物培养方法，了解到ANAMMOX菌混培物的一些基本生理生化特征。在鉴定厌氧氨氧化菌的过程中，尝试了现代分子生物学技术¨引。研究表明厌氧氨氧化菌广泛存于自然界中，用普通好氧活性污泥、好氧硝化活性污泥、好氧硝化颗粒污泥、反硝化污泥、SBR泥、河涌底泥、UASB颗粒污泥、污水处理厂污泥、垃圾填埋场处理渗滤液的污泥等¨加’，而且都成功启动了ANAMMOX反应器，启动时间也由两百天缩短到两个月。目前要解决的问题是实际废水中氨氮含量高，但是亚硝氮含量非常低，而且要求的反应温度过高(32℃)，这些都限制了厌氧氨氧化反应器的实际运用。3发展

氮污染日益严重，研发高效低耗的生物脱氮技术势在必行。目前污水厂脱氮效果不好，而新型的生物脱氮技术大多仍在小试和中式阶段，离实际运用还有一定的距离。相信在广大科技工作者的共同努力下，这些新型生物脱氮工艺不久就会造福人类。

丝状菌在低基质浓度条件下具有高的增长速率，而具有较高KS和μmax值的菌胶团细菌在高基质浓度条件下才占优势。

在基质浓度高时菌胶团的基质利用速率要高于丝状菌，故可以利用基质推动力选择性的培养菌胶团细菌而限制丝状菌的增长。根据这一原理可以在曝气池前设生物选择器，通过选择器对微生物进行选择性培养以防止污泥膨胀的发生。根据生物选择器中曝气与否可将其分为好氧、缺氧、厌氧选择器。具体方法是在曝气池首端划出一格或几格设置高负荷接触区，将全部污水引入第一个间格并使整个系统中不存在浓度梯度(进行搅拌使污泥和污水充分混合接触)。在好氧选择器内需对污水进行曝气充氧，而缺氧、厌氧选择器只搅拌不曝气。好氧选择器防止污泥膨胀的机理是提供一个氧源和食料充足的高负荷区，让菌胶团细菌率先抢占有机物而不给丝状菌过度繁殖的机会。

缺氧选择器和厌氧选择器的构造完全一样，其功能取决于活性污泥的泥龄。当泥龄较长时会发生较完全的硝化，选择器内会含有很多硝酸盐，此时为缺氧选择器；当泥龄较短时选择器内既无溶解氧又无硝酸盐，此时为厌氧选择器。缺氧选择器控制污泥膨胀的主要原理是绝大部分菌胶团细菌能够利用选择器内硝酸盐中的化合态氧作氧源进行生长繁殖，而丝状菌没有此功能，因而其在选择器内受到抑制，大大降低了污泥膨胀的可能性。厌氧选择器控制污泥膨胀的主要原理是绝大部分种类的丝状菌都是好氧的，在厌氧状态下将受到抑制，而绝大部分的菌胶团细菌为兼性菌，在厌氧条件下将进行厌氧代谢，继续增殖。但应注意厌氧选择器的设置会增大产生丝硫菌污泥膨胀的可能性(菌胶团细菌的厌氧代谢产生的硫化氢为丝状菌的繁殖提供条件)，故厌氧选择器的水力停留时间不宜过长。1.2 生物吸附机理

菌胶团细菌对溶解性有机物的吸附能力远高于丝状菌。在生物选择器中基质浓度很高，所以菌胶团细菌能够吸附较多的底物积累在细胞内，在进入曝气池后可利用这部分底物继续生长繁殖。 常规工艺中控制污泥膨胀的途径

2.1完全混合活性污泥法

完全混合曝气池内基质浓度较低，丝状菌可以获得较高的增长速率，故该法易发生污泥膨胀。这时可将曝气池分成多格且以推流的方式运行或增设一个分格设置的小型预曝气池作为生物选择器。当废水进入选择器后，由于废水中的有机物浓度较高使选择器中的F/M值较大而不适宜丝状菌的生长，菌胶团微生物则快速吸附废水中的大部分可溶性有机物，在有足够的停留时间和溶解氧的条件下进行生物代谢而不断地得到增殖，丝状菌却因缺乏足够的有机营养而受到抑制，这样就会减少丝状菌引起的污泥膨胀。

2.3 AB工艺

AB工艺中的A段实际上相当于一个良好的选择器，其对污泥膨胀的控制表现在：一方面A段的水力停留时间为15～20min，因此世代期较长的丝状菌难以在此生存；另一方面A段中的有机负荷通常较高〔≥2kgBOD5/(kgMLSS·d)〕，因而可有效地抑制丝状菌的增长。与选择器的不同之处在于A段的优势微生物种群是由不断适应原污水而形成的，回流污泥的吸附活性不是通过较彻底的代谢作用而是借助于接种微生物的高吸附能力来实现的。

但应指出，当负荷较高时由于菌胶团细菌摄取、贮存有机物的能力高而不能充分氧化有机物，使得菌胶团细菌实际增长速率低于丝状菌，同时造成溶解氧相对不足。这时也易引起污泥膨胀，可分别采用增加再生池、填料池和强化曝气池等方法来控制污泥膨胀〔2〕。对于A/O和A2/O工艺可通过在好氧段前设置缺氧段和厌氧段以及污泥回流系统，使混合菌群交替处于缺氧和好氧状态及使有机物浓度发生周期性变化，这既控制了污泥的膨胀又改善了污泥的沉降性能。而交替工作式氧化沟和UNITANK工艺等连续进水的系统则通过时间或空间的分割形成的“选择器”亦可达到控制污泥膨胀的目的。

①多沟交替式氧化沟，它的特点是合建式，没有单独的二沉池，采用转刷曝气。它有单沟、双沟和三沟式，最典型的是邯郸三沟式氧化沟。这种氧化沟具有SBR工艺的特点，也可算是SBR 的一种类型，它的脱氮除磷效果不稳定，如果要求脱氮除磷，需增加一些设施。

②卡鲁塞尔氧化沟，它是分建式，有单独的二沉池，采用表曝机曝气，沟深大于多沟交替式氧化沟，长沙水质净化二厂就是这种工艺，它的脱氮除磷效果也不够理想，如果要求脱氮除磷，也需增加一些设施。③奥贝尔氧化沟，它也是分建式，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深也较大，现在四川、北京、山东、浙江等地都在采用，它的脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需采取一些措施。

④一体化氧化沟，是合建式，沉淀池建在氧化沟内，已在四川成都市新都污水厂和山东高密市污水厂应用。它既是连续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论上讲最经济合理，但在一些具体技术问题上还不十分成熟，因此影响了它的推广使用。

氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。

氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。

氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置，是式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性：

1)氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这样，氧化沟在短期内（如一个循环）呈推流状态，而在长期内（如多次循环）又呈混合状态。这两者的结合，即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于0.3m/s），而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内由较大的循环流量（一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。

2)氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化－反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。

3)氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。传统曝气的功率密度一般仅为20－30瓦/米3，平均速度梯度G大于100秒－1。这不仅有利于氧的传递和液体混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期，平均速度梯度G小于30秒－1，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能。

4)氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失，因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低20%－30%。

另外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。

传统氧化沟的脱氮，主要是利用沟内溶解氧分布的不均匀性，通过合理的设计，使沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，从而达到脱氮的目的。其最大的优点是在不外加碳源的情况下在同一沟中实现有机物和总氮的去除，因此是非常经济的。但在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。另外，在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暂的经常性的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。

氧化沟缺点

尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。

1、污泥膨胀问题

当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。

针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：由缺氧、水温高造成的，可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（BOD5：N：P=100：5：1）；pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀[11]。

2、泡沫问题

由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.5~1.5mg/L。通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法去除。另外也可考虑增设一套除油装置。但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高废水及其它有毒废水的进入。

3、污泥上浮问题

当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。

发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反硝化，应减小曝气量，增大回流或排泥量；如发现污泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件。

4、流速不均及污泥沉积问题

在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.3~0.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250~300mm，转盘的浸没深度为480~ 530mm。与氧化沟水深（3.0~3.6m）相比，转刷只占了水深的1/10~1/12，转盘也只占了1/6~1/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。

加装上、下游导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。上游导流板安装在距转盘（转刷）轴心4.0处（上游），导流板高度为水深的1/5~1/6，并垂直于水面安装；下游导流板安装在距转盘（转刷）轴心3.0m处。导流板的材料可以用金属或玻璃钢，但以玻璃钢为佳。导流板与其他改善措施相比，不仅不会增加动力消耗和运转成本，而且还能够较大幅度地提高充氧能力和理论动力效率。

另外，通过在曝气机上游设置水下推动器也可以对曝气转刷底部低速区的混合液循环流动起到积极推动作用，从而解决氧化沟底部流速低、污泥沉积的问题。设置水下推动器专门用于推动混合液可以使氧化沟的运行方式更加灵活，这对于节约能源、提高效率具有十分重要的意义。

5、导致有较多的大肠杆菌散发到空气中，引发了毒黄瓜的事件。

6、对于BOD较小的水质完全没有处理能力。