起源于南非发展于美国的奥贝尔(Orbal)氧化沟是具有除磷脱氮功能的新工艺之一，因其在技术、经济上具有独特优势而受到国内外污水处理界越来越多的重视。
我国80年代就引进了这门技术，但真正引起重视却是在最近几年。随着奥贝尔氧化沟工艺优越性的展现，采用此工艺的污水处理厂日益增多。但由于对奥贝尔系统的研究还不够成熟，故引进国外的技术设备多，自己的东西少，缺乏系统的研究与总结，也缺乏实际操作、运行、控制经验。对奥贝尔氧化沟工艺进行实际应用考察和性能研究的目的是为了更深入地了解该工艺，为工程设计和运行管理提供参考依据和技术指导，使其适合国内需要且能最大限度地发挥功效。
1 实际工程简介
北京燕山石化公司牛口峪污水处理厂设计规模为6×104m3/d，主要处理乙烯生产过程中所排废水及居民区少量的生活污水。该厂采用二级生物处理工艺，生物处理工段为奥贝尔氧化沟，全套技术由美国引进，配套设备为国内产品，于1994年12月建成投产。污水处理厂设计进、出水水质见表1，工艺流程如图1所示。
表1 污水处理厂设计进、出水水质 mg/L
项 目
进 水
出 水
CODCr
300
80
BOD5
180
25
SS
200
20
油
40
4
注 pH 进水为：6～9 出水为：6～8.5
图1 污水处理厂工艺流程示意图
生物处理工段设计为平行的两个系列，每个系列包括1个奥贝尔氧化沟和2个辐流式二沉池。每个氧化沟设24组曝气转碟，外、中、内沟各安装8组。氧化沟的平面布置如图2所示。
图2 奥贝尔氧化沟平面布置简图
单个氧化沟的主要设计参数如下：
设计进水流量 1250m3/h
水力停留时间 14.2h
泥龄 35d
有效水深 4.26m
MLSS 4000mg/L
污泥负荷0.074kgBOD/(kgMLVSS.d)
0.110kgCOD/(kgMLVSS.d)
容积分配56∶26∶18(外∶中∶内)
溶解氧分配0-1-2mg/L(外-中-内)
2 结果与讨论
2.1 污水处理厂运行效果
污水处理厂建成以来，由于进水流量只有2×104～2.4×104m3/d，尚不到设计流量的一半，故基本上只运行一个系列。测试期间(1997年11月—12月)污水处理厂运行参数见表2，处理效果见表3。
表2 运行参数
氧化沟运行参数
平均值
范围
进水流量 (m3/h)
903
851～937
水力停留时间 (h)
19
18～21
有效水深(m)
4.2
水温(℃)
15
13～16
转碟运行
组数
外沟
5
中、内沟
3
转碟浸深(mm)
450
污泥回流比(%)
61
59～65
MLSS(mg/L)
3037
2923～3245
SV(%)
93
91～94
SVI(mL/g)
304
295～315
DO(mg/L)
外沟
0
0～0.3
中沟
0.4
0.1～0.9
内沟
3.5
2.9～3.9
注 1 表中溶解氧不包括转碟上游1m至下游3m范围内的测定值。
2 溶解氧测定点在多个断面水下约1m处。
表3 处理效果
项目
总进水
(mg/L)
氧化沟 (mg/L)
总出水
(mg/L)
氧化沟
去除率(%)
总去除率
(%)
进水
外沟
中沟
内沟
COD
455
396
37
29
24
28
92
93
BOD
197
5
4
3
3
＞95
SS
58
31
12
79
NH3-N
11.82
11.55
—
—
—
—
＞99
＞99
TKN
16.09
1.89
1.09
0.95
0.98
94
NO-3-N
1.57
0.72
0.61
0.60
1.39
TN
17.44
1.96
1.26
1.18
1.43
92
pH
8.0
8.0
注 表中数据皆为平均值。COD为间隔2 h的平均样，其余皆为瞬时样。
测试结果表明，奥贝尔氧化沟工艺处理效果很好，出水各项指标均远远低于设计值。COD、氨氮的去除率都超过90%。在控制外沟中DO(指非曝气区域)接近于零后，发现系统对TN的去除率大大提高。测试期间由于检修设备等原因，曾一度同时开启两个系列，造成氧化沟的三个沟道完全处于好氧状态，此间TN的去除率只有约50%，由于进水BOD负荷较低，其去除途径主要是生物合成。调整运行工况(关闭一个系列)至正常后，尽管水量及有机负荷增加了约一倍，却能获得更好的处理效果，在外沟形成的缺氧区域使TN的去除率迅速提高到90%以上。