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，應用前景十分廣闊。目前應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、混合和導流設備組成。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備的研究已經成為推動氧化溝處理技術發展和節能降耗的重要內容。國內外的實踐表明，新型曝氣設備的出現將意味著新一代氧化溝工藝的誕生。近幾年來，遼寧社會經濟不斷發展，城鎮污水處理率逐年tigao，截止到2016年底，遼寧省可檢測范圍內共有污水處理廠128座，較發達地區的鄉鎮已基本實現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，鄉鎮生活污水處理廠的設計處理能力在1萬t左右，相對規模較小，全省城鎮污水集中處理率為84％。城鎮污水處理工藝的不斷改進，對tisheng城鎮污水處理率有著巨大的現實意義。
縱軸曝氣氧化溝是在導管式氧化溝的基礎上進行改良，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產生向下的推力，切斷鼓風機產生的氣泡，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，保證氧化溝持續高效運行。本文介紹了縱軸曝氣氧化溝的設備結構、工作原理、技術優勢以及在城鎮污水處理中的應用，為城鎮污水處理技術提供新的理論支持。
2、縱軸曝氣氧化溝結構
縱軸曝氣氧化溝是在導管式氧化溝的基礎上進行改良，使充氧效率tigao的設備，其改良的主要部位是氧化溝的曝氣裝置。導管式曝氣設備是20世紀80年代初由美國推出的污水處理新工藝技術，它以導管式曝氣器替代轉刷，1980年美國環境保護局（EPA）把它作為一種高效、節能的新技術予以介紹。
縱軸曝氣器主要由驅動裝置、減速機、軸承、葉輪和散氣管等組成（圖1），是將導管式曝氣器的出口導管進行改造，將下部導管拆除，將曝氣器置于氧化溝水深方向中下部，曝氣器下方設置擋流墻，氣泵產生的空氣經葉輪高速旋轉切割后形成細小氣泡，終破碎溶解到氧化溝水體中。因為擋流墻的設置，氧化溝內水體全部只能經過曝氣器直接流入下游溝體中，導流擋板可以有效防止淤泥堆積的問題出現。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，可以選擇小型鼓風機，系統耗能相對較少。
3、技術優勢
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的表面攪拌型曝氣裝置，不僅彌補了氧化溝一直以來公認的缺點，而且還有傳統氧化溝不具備的諸多優點。
（1）供氧量和流速可以分別獨立控制。驅動裝置控制葉輪的轉速，葉輪轉動速度決定氧化溝內水流速度，供氧量通過控制氣泵來進行調節?？v軸曝氣氧化溝曝氣和轉動獨立運行，有利于對運行狀態的控制，有利于tigao氧化溝運行效率。當原水的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。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，硝化反應和反硝化反應會更加理想，可以得到較高的脫氮率。反硝化反應時消耗水中的BOD，當BOD/N為3左右時，無需為脫氮補充碳源。反硝化反應也可以去除一部分BOD，比起好氧處理去除BOD，其不需要曝氣，因此能達到節能效果。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，在寒冷地區也能充分發揮功能。另外，加蓋處理后，在氧化溝運行時，不會產生飛沫、水聲和臭氣等二次污染問題。
3．2 常見曝氣器
3.2.1 轉刷曝氣器
轉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活性污泥沉淀，并且有利于微生物的生長。轉刷曝氣器由電機、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組成。轉刷曝氣器在運行時，主軸在電機的帶動下，以一定的速度旋轉，刷片在隨主軸旋轉的過程中，將空氣中的氧不斷充入水中。另外，氧化溝內的污水通過轉刷的運轉在溝體內循環流動，使有機物、氧氣和微生物充分混合，從而達到混合和充氧的目的。
轉刷曝氣器在實際運行過程中，噪聲振動大，主軸兩端的運動構建相互摩擦，減速器輸出端的齒輪易損壞，導致軸承咬死，影響正常工作。轉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的同心同軸，在動態的裝置運行時變形就更會變大，裝置易發生故障，影響設備正常運行。
3.2.2 盤式曝氣器
曝氣轉盤是Orbal氧化溝的專用曝氣裝置，它起著充氧、混合、推動水流循環流動和防止活性污泥沉淀等作用。曝氣轉盤上有曝氣孔，可以使空氣分散到混合液中以達到充氧目的。中心軸一般為碳鋼實心軸體，轉盤設計成兩個半圓斷面，以半法蘭與軸連接，轉速通常在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備相比，它的工作水深更大，混合能力強，并且結構相對簡單，具有組裝靈活、安裝維修方便等特點。
在處理污水時，曝氣轉盤日夜不停長期連續運轉，因此其質量是影響全套氧化溝處理設備效果和使用壽命的決定性因素。轉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。