我所知道的卡鲁塞尔氧化沟

3市场应用概况

卡鲁塞尔氧化沟自发明以来在世界各地都有应用，但主要集中在欧洲和美国，以及后来的中国。美国始终是卡鲁塞尔技术开发最活跃和市场推进最迅速的地区，大概平均每年建成15-20个卡鲁塞尔氧化沟项目。这里只重点介绍卡鲁塞尔氧化沟在美国和国内的一些情况。如果需要了解卡鲁塞尔氧化沟在欧洲与其它地区的使用情况，请咨询DHV公司。

原来的美国 EIMCO公司 (EIMCO Process Equipment Company，EIMCO Water Technology，现已并入Ovivo公司) 在2009年以前是DHV公司在北美的独家技术授权公司，可以使用Carrousel® 商标，并独立进行卡鲁塞尔氧化沟的系统设计和叶轮制造(Oxyrator®、Hubert™)。EIMCO公司在1979年设计建造了北美第一座卡鲁塞尔氧化沟。

在随后的技术发展和市场推广中，特别是在双叶轮表曝机的开发以及生物脱磷脱氮的池型改进与设计方面，EIMCO公司都扮演了技术先锋的角色。 2009年EIMCO公司并入Ovivo公司以后，Ovivo仍延续了EIMCO与DHV的业务关系，继续在北美推进卡鲁塞尔氧化沟技术。Ovivo现在采用的叶轮称为Excell®，该叶轮基本与前面提到的Astrumaer® 无异，但通常在曝气叶轮下面增加一个同轴低位搅拌推进叶轮，以增加氧化沟的池深，扩大动力输入调节范围，防止污泥沉降。

另外，美国WesTech公司 (WesTech Engineering Inc.) 是荷兰Landustrie公司在美国的授权制造公司，在美国本土制造Landy® 系列表曝机，广泛用于污水生物处理系统以及工业曝气方面的特殊应用。

美国虽然还有很多其它表曝机厂商和品牌，但在卡鲁塞尔氧化沟的项目中，基本就是Ovivo和WesTech两家公司在做此项业务，严格的资历和业绩要求使其它厂家很难挤进这个狭窄的市场。美国卡鲁塞尔氧化沟常见的叶轮过去是EIMCO的Hubert™ 和WesTech的Landy® F，现在是Ovivo的Excell®和WesTech的Landy® 7，应用以市政为主，造纸、石化等行业其次。

美国市政污水厂的规模一般都比较小，往往就是一个到几个MGD (每天百万加仑，1 MGD=3785 m3/day)，单机装机功率100HP (75kW) 以下的表曝机非常普遍。不过美国也有个别处理量很大的市政和工业项目。例如2016年佐治亚州的一个污水厂，单机200kW的表曝机一次就用了二十台。

到目前为止，美国采用卡鲁塞尔氧化沟的污水厂已经接近1000座。由于EIMCO开展卡鲁塞尔氧化沟的业务比较早，EIMCO / Ovivo的业绩表已经积累了大约700个项目。本文前面的第一张图片就是EIMCO公司在上世纪八十年代初设计建造的卡鲁塞尔氧化沟。

在国内，广东省中山市于1996-1997年间从EIMCO公司引进了卡鲁塞尔氧化沟的工艺设计和曝气机。这是中国第一座引进国外技术和设备的卡鲁塞尔氧化沟项目。该项目日处理能力为每天10万吨，采用生物脱磷脱氮沟型，两个处理系列共计六台150kW的Oxyrator® 大型立式表曝机，四台15kW立轴缺氧搅拌机和六台3kW立轴厌氧搅拌机。

天津华北市政工程设计院曾在1998年举办过一次规模盛大的氧化沟国际研讨会，当时代表国外三大主流氧化沟(三沟式氧化沟、奥贝尔氧化沟和卡鲁塞尔氧化沟)的各个公司 (Kruger，USFilter，以及DHV/ EIMCO) 悉数到场，罕见地同台PK。

这次研讨会为国内大范围推广卡鲁塞尔氧化沟拉开了序幕。在随后的十多年间，国内很多市政污水处理厂利用欧洲政府贷款从DHV公司引进了卡鲁塞尔氧化沟成套设备，而其它一些资金渠道不同的市政与工业项目 (如世行、亚行、日本海外协理基金OECF、工业园区招商、海外投资以及自筹资金等等) 也采购了来自EIMCO、WesTech、Landustrie以及DHV的卡鲁塞尔氧化沟表曝机。

这些项目的曝气叶轮在2005年以前主要以Oxyrator® 和Landy® F 为主，从 2005年开始才出现了效率更高的Landy® 7叶轮，但也有两个例外是苏州开发区污水厂一期和湘潭污水厂，这两个项目采用的是EIMCO公司的Hubert™叶轮。关于DHVOxyrator® Star叶轮在国内的推广和使用情况，请咨询DHV公司。国内引进的表曝机的单机功率基本在75kW到160kW之间，其中93kW、112kW和132kW所占的比例相对较大。到目前为止国内已建成大约140座卡鲁塞尔氧化沟，其中大部分是通过引进或部分引进来建设的，采用的处理流程基本都是生物脱磷脱氮工艺。

卡鲁塞尔氧化沟能够开始在中国大范围推广应用，DHV公司当年的国内同行们起到了至关重要的作用，他们为卡鲁塞尔技术在中国市场的扩展付出了艰辛努力，取得了非凡成就。很希望能借这个机会再次向DHV当年的国内同行们致敬。

在谈到卡鲁塞尔氧化沟在国内的早期应用和发展时，还有两个公司必须提及：上海的海天技术贸易公司和北京的美国MTI公司。海天公司最早将荷兰Landustrie公司的Landy™系列表曝机引进到中国市场，而Landy™表曝机几乎可以说是这个行业迄今为止动力效率最高、结构设计最优秀的表曝机。

海天公司当年敏锐的技术洞察力和卓越的远见十分令人敬佩。MTI公司在2003年为湖南湘潭污水厂(一期10万吨/天) 成功引进双叶轮表曝机技术，建成了中国第一个、也是迄今为止唯一的一个采用双叶轮曝气机的卡鲁塞尔氧化沟项目，把卡鲁塞尔氧化沟的技术特点发挥到了极致。当年MTI公司为这个项目付出了巨大努力，最终以令人信服的技术方案和极具竞争力的商务条件赢得合同。MTI这种钻研技术、敢吃螃蟹的敬业态度和开拓精神，值得尊重和学习。

国外卡鲁塞尔氧化沟技术和设备的大批量引进，也为国内的许多环保设备厂商提供了成长和发展的机会。目前国内已有很多厂商和公司通过技术吸收消化或产品测绘，逐步掌握了卡鲁塞尔氧化沟的系统设计和设备制造能力，有的甚至已经把表曝机设备做到了国外。随着国内污水处理市场逐步转向中小城市和农村，相信这些国产设备一定大有作为。

4基本工艺原理

如前所述，卡鲁塞尔氧化沟最明显的特征是以立式低速表曝机取代水平轴表曝机，这样做的工艺背景是使曝气区基本接近完全混合反应器的流态，曝气区下游的长渠道则基本接近推流反应器模型的流态。

因此卡鲁塞尔氧化沟实际上是将两种反应器模型的优势结合在一起，既可利用长沟道进行较为彻底的生化反应，还能借助完全混合区的搅拌、缓冲能力化解水质负荷的变化，具有较强的抗冲击负荷能力。从现在的工艺观点来看，这样做带来的另外一个好处就是在渠道下游形成的缺氧区还可以触发反硝化反应。如下图所示。

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