卡鲁塞尔2000氧化沟工艺概述

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作者简介：郑 晨（1993—），男，汉族，河南商丘人，郑州大学，水利与环境学院10级，给水排水工程

龙 盼（1992—），女，汉族，四川德阳人，郑州大学水利与环境学院10级，给水排水工程

摘要：卡鲁塞尔2000型氧化沟是在普通卡鲁塞尔氧化沟工艺的基础上发展而成，具有良好的除磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，具有广泛的发展前景。文章阐述了卡鲁塞尔2000型氧化沟工艺的原理、优缺点以及在工程中的应用实例。

关键词：卡鲁塞尔2000、氧化沟、污水处理

1、卡鲁塞尔2000氧化沟反应原理

卡鲁塞尔氧化沟是1967年由荷兰DHV公司开发研制。普通卡鲁塞尔氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。卡鲁塞尔2000系统在普通卡鲁塞尔氧化沟前增加了一个反硝化区。原水和回流污泥在厌氧池中搅拌充分混合。该系统活性污泥中的菌群主要组成为硝化菌、反硝化菌及聚磷菌。

在厌氧区中，聚磷菌吸收由溶解性BOD转化而成的发酵产物，将其转化为碳源存储物，利用聚磷及细胞内糖的水解产生能量，在水解的过程中释放磷酸盐。释放磷酸盐后，聚磷菌在好氧条件下重新吸收并储存超出其生长需求的磷量，并产生富磷污泥，从而使磷随污泥从系统中排出。

缺氧区用于处理从厌氧区流入的混合液，一部分聚磷菌以内回流混合液中的硝酸盐作为最终电子受体分解细胞内的PHB，产生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同时反硝化菌也利用内回流带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化，达到部分脱碳与脱硝、除磷的目的[1]。

2、卡鲁塞尔2000氧化沟的优缺点

卡鲁塞尔2000氧化沟系统是改良的氧化沟系统，具有内部前置反硝化功能区。该系统在运行过程中，借助于螺旋桨将混合液循环至前置反硝化区，反硝化菌利用污水中的有机物和亚硝酸盐进行反硝化。同时采用延时曝气的硝化效果较好，使普通氧化沟有限的脱氮能力有所提高。微孔曝气型卡鲁塞尔2000氧化沟系统在普通卡鲁塞尔2000氧化沟前增加了一个厌氧区和缺氧区，并采用微孔曝气。微孔曝气器可产生大量的直径约1mm的微小气泡，大大提高了气泡的表面积，使得在池容积一定的情况下氧转移总量增加。该系统把潜水推进器叶轮产生的推动力直接作用于水体使泥水充分混合，在推流的同时又可防止污泥沉降。该系统为环状折流池型，其浓度变化系数极小，抗冲击负荷能力很强。但在曝气器下游附近地段DO浓度较高，随着与曝气器距离的不断增加，DO 浓度不断降低（出现缺氧区）。这种构造方式使缺氧区和好氧区存在于一个构筑物内，充分利用了其水力特性，达到了高效生物脱氮的目的[2]。但卡鲁塞尔2000氧化沟系统在实际运行中仍存在以下问题：

1.污泥膨胀

当废水中碳水化合物含量较高，N，P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高时，细菌会吸取大量的营养物质，又由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥表面的附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀.对此可采取了以下措施：加大曝气量和降低进水量以减轻负荷，使需氧量减少，保证好氧区DO为2.0～3.0mg/L.这样可控制由于缺氧而造成的污泥膨胀。如污泥负荷过高，可提高MLSS ，调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间。

2.除磷脱氮

若氧化沟充氧太多，处理系统只停留在硝化阶段，导致出水的硝酸盐氮浓度偏高。从而不利于聚磷菌与其他好氧菌竞争生长，使其失去生长优势，最后导致出水的总磷指标不稳定。影响脱氮的主要因素是DO和碳源浓度，影响除磷的主要因素是污泥龄、硝酸盐浓度及基质浓度。充足的碳源及较高的C/N比有利于脱氮。对于生物除磷系统而言，泥龄越长，污泥磷含量越低，去除单位质量的磷所消耗的BOD越多。因此要必须严格控制工艺参数。

3.污泥上浮

如果不能准确控制污泥在二沉池的停留时间，则易使腐化污泥上浮；如果曝气时间过长，则二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中过高的含油量，会使泥质密度减小，污泥挟油上浮。

4.流速不均匀及污泥沉积

当曝气不足或机械推力不够，且水的流速偏低时，会使大量污泥沉积沟底，从而减少氧化沟的有效容积，降低处理效果，影响出水水质。设置水下推动器以增加推动力、改善流速、提高充氧能力，是防止污泥沉积和保持流速均匀最有效的措施。当增加水下推动器困难时，在氧化沟转弯处增加曝气装置也可以防止污泥下沉。

3.工程应用实例

3.1 银川市第五污水处理厂

银川市第五污水处理厂建设规模为5×104 m/d，远期为20×104m/d。主要处理银川市兴庆区东部和南部地区的生活污水，污水厂主体采用卡鲁塞尔 2000型工艺。该厂在厌氧池中设置一台潜水搅拌机，以防止原水和回流污泥混合后发生沉降。氧化沟的出水设置的终沉池采用周进周出型，并附加加氯消毒工艺。终沉池后设置接触池，在接触池进水及出水渠道上设置叠梁闸，每格接触池可单独运行，在接触池中间设置超越渠道，在不进行加氯消毒时，可用叠梁闸将去往接触池的进出水渠道封闭，出水通过超越渠道直接排放。经半年实际运行后，出水水质全部达到一级B排放标准。NH3-N去除率达到98.4%；BOD5去除率为91.2%；COD去除率为91.2%[3]。

3.2 常州市武进城区污水处理厂

常州市武进城区污水处理厂位于常州市武进区人民东路。日处理能力为8万吨，一期工程于2003年建成投运，二期工程于2006年10月建成投运，现主要接纳武进城区的城市污水和部分工业废水。该厂一、二期工程均采用卡鲁塞尔 2000型工艺，单独设置前置式厌氧池，增加厌氧反应时间，氧化沟出水经流沉淀池后进入紫外线消毒渠作消毒处理后排入采菱港。通过控制溶解氧的浓度，使运行成本大大降低，运行时DO控制在1-2mg/L，SVI控制在100-150mg/L，MLSS控制在4000mg/L左右，回流比控制在100%。该工程出水NH3-N去除率为71%；BOD5去除率为91.1%；COD去除率为87.6%[4]。

4、结语

卡鲁塞尔2000氧化沟适用范围广，尤其适用于对脱氮除磷要求较高的污水处理厂。由于卡鲁塞尔2000氧化沟在一定程度上有利于难降解有机物的去除，且抗冲击负荷能力强。因此，卡鲁塞尔2000氧化沟在处理工业废水比例较高的城市污水时较其他类型氧化沟有更好的适应性。随着对水质要求的提高，以及科技的发展，该工艺在污水处理中的应用将会更广泛，其不足之处也会进一步得到改进。（作者单位：郑州大学水利与环境学院）

参考文献：

[1]刘长荣，常建一.卡鲁塞尔氧化沟的脱氮除磷工艺设计[J]. 中国给水排水，2002，18（1）：67-70.

[2]高艳玲，马达.污水生物处理新技术[M] .北京：中国建材工业出版社，2006.

[3]胥晓瑜，冯立平，石惠俊，侯彦涛，唐兴阳，吴立春，张莹.卡鲁塞尔2000型氧化沟的工艺设计及运行[J]. 中国给水排水，2012，28（22）：83-85.

[4]姚秋江.卡鲁塞尔2000氧化沟工艺运行效果[A].中国水利学会2007学术年会湖泊健康与水生态修复分会场论文集[C].2007