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呈渠形的沟渠形状，平面上多为圆形或椭圆形，沟内安置转刷或转碟设备作为供氧设施并推动水流，使水、氧气、活性污泥充分接触，水流在沟内以一定速度流动，活性污泥不产生沉降，污水在沟内经过一定时间的生化反应使得有机物得到降解。水流在沟内完成循环约需1~30min，由于其水力停留时间为10~40h，其循环的次数很多，且有完全混合式和推流式的特点，在核实的控制条件下，存在好氧区。
有多个氧化沟平行工作时应设配水井并保证陪睡均匀，出水设溢流堰的高度而改变氧化沟的深度，从而改变曝气器的淹没水深，达到改变重阳量的目的。
当氧化沟采用交替工作方式时，应设自动化控制，自动转换进水阀门和对应的出水溢流堰，从而控制沟内的水流方向。该工艺简单、运行管理方便；设备和形式多样化，运行灵活；处理效果稳定，水质好并可具有脱氮功能，污泥产量少，且性质稳定；基建投资盛，运行费用低；能承受水质水量的变化，有较强的适应能力。
进水与回流污泥区布置在氧化沟缺氧区，与转刷曝气器保持一定距离，是系统中形成缺氧区，生物脱氮有一良好的反硝化阶段，污泥指数较低；出水布置在进水的另一侧，远离进水点和回流污泥点，避免段流的产生。多组氧化沟并联运行时，设自动控制配水堰，定时开启进水口以变换水流方向和控制流量。为了保持氧化沟内具有污泥不沉降的速度，减少能量损失，一般在氧化沟转折设导流墙或导流板，使水流平稳转弯并维持一定流速。
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