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一、 氧化沟简介
活性污泥法是当前世界各国应用最广的一种历史悠久的二级生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好等优点。但传统的活性污泥法存在基建费、运行费高，能耗大，管理也较复杂，易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题，且不能去除氮、磷等无机营养物质。
近年，从下列几点改革传统的活性污泥法： 1. 简化流程，压缩基建费； 2. 节约能耗，降低运行费；
3. 增强功能，改善出水水质（在去除BOD5 、SS 的同时去除氮、磷等营养
物质）；
4. 简化管理，保证稳定运行；
5. 减少污泥产量，简化污泥的后处理。
其中氧化沟活性污泥法可以能满足上述各点要求。
氧化沟（Oxidation Ditch）是本世纪50 年代由荷兰工程师发明的一种新型活性污泥法，
其曝气池呈封闭的沟渠形，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”。实际上它是活性污泥法的一种变型，因为废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动，有人称其为“循环曝气池”、“无终端的曝气系统”。
二、 氧化沟的技术特征
1. 采用的处理流程
以氧化沟处理城市污水时，可不设初次沉淀池，悬浮状有机物可在氧化沟中得到好氧稳定，这比设初沉池及污泥稳定池要经济。由于氧化沟所采用的污泥龄很长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法，而且已经得到好氧稳定，不需再经污泥消化处理。为防止无机沉渣在氧化沟中积累，原污水应先经格栅及沉砂池预处理。
一般，氧化构污水厂的处理流程中的二沉池可与曝气池分建，也可与其合建，称一体化氧化沟，此时可省去二沉池与污泥回流系统，但无法调节污泥回流量。
由此可见，氧化沟污水厂的处理流程比一般活性污泥法简单得多。 2. 水流混合特征
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从水流混合特征出发，可将活性污泥系统区分为推流式和完全混合式两大类，氧化沟界于推流式和完全混合式之间，或者说基本上是完全混合式，同时又具有推流式的某些特征。水流在曝气沟渠中的流速v 为0.3～0.5 米／秒。
可见，如果着眼于整个氧化沟，即以较长的时间间隔为观察基础，可以认为氧化沟是一个完全混合池，其中的污水水质几近一致，原水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环流量所稀释，因此氧化沟和其它完全混合式的活性污泥系统一样，适宜于处理高浓度有机废水，能够承受水量和水质的冲击负荷。
但如果着眼于氧化沟中的某一段，即以较短的时间间隔为观察基础，就可以发现某些推流式的特征。因为在氧化沟中曝气装置并不是沿池长均布而是只要装在某几处，在曝气器下游附近地段，水流搅动激烈，溶解氧浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加，水流搅动变缓，溶解氧浓度不断减少，还可能出现缺氧区。这种水流搅动情况和溶解氧浓度沿池长变化的特征，十分有利于活性污泥的生物凝聚作用。且可利用来进行硝化、反硝化，达到生物脱氮的目的。
三、 氧化沟的曝气设备
1. 曝气设备的功能有三： (1) 曝气充氧；
(2) 推动水流作不停的循环流动，防止活性污泥沉淀； (3) 搅拌水流，使有机物、微生物及氧三者充分混合、接触。 2. 常用的氧化沟曝气设备有两大类: (1) 种类：刷或转盘；表面曝气机。 (2) 分类介绍
1) 水平轴曝气转刷或转盘
调整转速和浸没深度，可改变其充氧量，适应不同的工作条件。采用曝气转刷时，曝气沟渠的水深一般不超过2.5m，但也有采用至3.0m 的。 2) 垂直轴表面曝气机
主要特点：叶轮高度较大，上口呈敞开形，叶片呈旋转双曲面曲线。 因此它兼顾了充氧、推动和强烈搅拌的作用。除具有较高的充氧动力效率外，尚具有较大的提升推动能力，可增加氧化沟水深，缩小其占地面积，氧化沟水深达3.6～5.5m 。
因此，为保证氧化沟沟内流速，这类表曝机不必另设推流设备；要注意的是
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调整表曝机充氧量宜用调整水位，而不宜调整外缘线速。
强烈搅拌能使活性污泥加速更新，提高生物处理效果。 3) 伞型（Simcar）表曝机
国内生产的曝气机叶轮叶片属直板直线型的。它适用于表面曝气池，能起到曝气池充氧作用，不能满足上述氧化沟的三个功能要求。这种表曝机叶片上口封闭，以避免搅拌水体向上飞溅。其他曝气设备，诸如射流曝气、鼓风曝气等也可用于氧化沟，但在应用上比较少见。
四、 卡鲁塞尔氧化沟
1. 卡鲁塞尔氧化沟简介
卡鲁塞尔氧化沟是60 年代末期由荷兰DHV 公司研制成功的。是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气机，每组沟渠安装一个，均安设在一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀，而且创造了良好的生物脱氮的环境。
如前所述，卡鲁塞尔氧化沟由于采用了表面曝气机，其水深可采用3.6～5.5m，沟内水流速度约为0.3～0.5m/s。由于表曝机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥法曝气池中的强度高得多，因此氧的转移效率大大提高。当有机负荷较低时，可以停止某些表曝机的运行或降低水位，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。其BOD5 去除率可达95～99％，脱氮效率可达90％，除磷效率约为70～80％，如配以投加铁盐，除磷效率可达95％。
主要问题是发现氧化沟中有污泥沉淀现象，最大积泥高度达1.0m 以上，并有污泥成团上翻。说明推动力尚不能满足需要。此外，实际运行的动力费用也较原设计值为高。
2. 卡鲁塞尔氧化沟在城市污水处理中的应用
在生物脱氮基本原理的基础上，可以通过很多不同的工艺流程来实现硝化—反硝化反应，并与有机物的去除过程相结合，同时达到降低BOD5 及脱氮的目的。 常见的生物脱氮流程可以分为三类： (1) 多级污泥系统； (2) 单级污泥系统； (3) 生物膜系统。
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其中多级污泥系统常被称为传统的生物脱氮流程。
单级污泥系统则可分为前置反硝化系统和交替工作系统两种。
五、 脱氮工艺流程
1. 传统三种生物脱氮工艺流程
(1) 有三级活性污泥系统的生物脱氮流程，在此流程中，去除BOD5 与氨化、硝化和反硝化反应分别在三个池子中进行并各有其独立的回流传泥系统。第一个曝气池和第二个硝化池均应维持好氧条件，第三个反硝化池则应在缺氧条件下进行，不曝气，采用搅拌机维持污泥呈悬浮状态并与废水良好地混合。反硝化过程所需的碳源采用外加碳源甲醇。此流程可以得到相当好的BOD5 去除效果和脱氮效果。 其缺点是：
1) 流程长，构筑物多，基建费用很高； 2) 需要外加碳源，运行费贵；
3) 出水中往往残留一定量的甲醇，形成BOD5 及COD。
(2) 上述流程的改进，它将均为好氧环境的曝气池和硝化池合二为一，因此使系统中曝气池、沉淀池和回流污泥系统各减少了一个，但仍利用外加碳源。因此，其优缺点与上述系统很相似。
(3) 流程改用跨越管将一部分原废水引人反硝化池作碳源，以省去外加碳源，节约运行费用。运行经验证明，这样做是可行的，利用原废水作反硝化碳源，还减轻了去除BOD 的负荷，可谓一举两得。但此流程仍较复杂，出水的有机物浓度也不能保证十分理想。为了保证出水中的有机物浓度和溶解氧能满足要求，还有人提出在反硝化池后面增添一个曝气池，显然，这种流程可以提高出水水质，但基建费和运行费也将相应增加。 2. 前置反硝化的生物脱氮流程——A／O 流程
前置反硝化及回流的生物脱氮流程，通常简称为A／O 流程（其中A 为Anoxic—缺氧，O 为Oxidation—氧化）。
A／O 流程的是，原废水先经缺氧池，再进好氧池，并将好氧池的混合液和沉淀池的污泥同时回流至缺氧池，使缺氧池中既从原废水中得到充足的有机物，又从回流的混合液中得到大量硝酸盐，回流污泥则保证其微生物量，因此可在其中进行反硝化反应，然后再在好氧池中进行BOD5 的进一步降解和硝化作用。A
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