城市污水活性污泥AB法處理工藝

1、城市污水活性污泥AB法處理工藝(Adsorption Biooxidation)該法由德國Bohuke教授首先開發(fā)，由A級曝氣池、中間沉淀 池、B級曝氣池和最終沉淀池組成。該工藝對曝氣池按高、 低負荷分二級供氧，各有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負 荷段(A段)停留時間約204 0分鐘，以生物絮凝吸附作用 為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，生物主要為短世代的細菌 群落，去除BOD達50%以上。A級曝氣時間短，產(chǎn)生污泥量大， 污泥負荷2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容積負荷 6kgBOD/(m3d)以上，B段與常規(guī)活性污泥法相似，負荷較低， -48 -Technical Departmen

2、t Document泥齡較長。A級與B級間設(shè)中間沉淀池。二級池子F/M(污染物 量與微生物量之比)不同，形成不同的微生物群體。AB法A段 效率很高，并有較強的緩沖能力，B段起到出水把關(guān)作用， 處理穩(wěn)定性較好。對于高濃度的污水處理，AB法具有很好適 用性的，并有較高的節(jié)能效益。尤其在采用污泥消化和沼氣 利用工藝時，優(yōu)勢最為明顯。但是，AB法污泥產(chǎn)量較大，A 段污泥有機物含量極高，污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理是必須的，將 增加一定的投資和費用。另外，由于A段去除了較多的BOD， 可能造成炭源不足，難以實現(xiàn)脫氮工藝。對于污水濃度較低 的場合，B段運行較為困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。目前有僅采用A段的做法，效果要好于

3、一級處理，作為一種 過渡型工藝，在性能價格比上有較好的優(yōu)勢。一般適用于排 江、排海場合。AB法在歐洲已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，到1987年止，已經(jīng)有22家AB 法污水處理廠投產(chǎn)，21家在建設(shè)和規(guī)劃中。近年來，國內(nèi)有 關(guān)單位也對AB法進行了研究，并取得了一些成果，實踐證明 該工藝是近代污水處理技術(shù)中的一項新發(fā)展。1進水2細格柵3沉砂池4 A段曝氣池5中間沉淀池6 回流污泥7剩余污泥回流8浮滓去除9污泥調(diào)節(jié)池10 B 段曝氣池11最終沉淀池12出水排放13剩余污泥至另 一處理廠14格柵截留物排除15沉砂排除ABH藝的主要特征A級污泥負荷很高，B級污泥負荷較低；A級和B級的微生 物群體特性明顯不同，并通過互

4、不相關(guān)的兩套回流系統(tǒng)嚴格 分開。-49 -Technical Department Document不設(shè)一沉池，使A級成為一個開放性的生物動力學系統(tǒng)。A級可以根據(jù)污水組分的不同實行好氧或缺氧運行。ABH藝的典型設(shè)計參數(shù)F/M kgBODMLSSg/L級別水力停留時間h泥齡DO5/kgMLSS dA級260.52.04 10h0.2 0.7B級0.100.30243.51520d0.71.5AB工藝的運行機理A級對BOD、COD和SS的去除實際上ABH藝是由城市排水管網(wǎng)和污水處理廠構(gòu)成的處理 系統(tǒng)。城市居民連續(xù)不斷地排泄細菌，其中約510%的細菌 能在好氧/兼性厭氧條件下存活和增殖。在排水管網(wǎng)中

5、發(fā)生 細菌的增殖、適應(yīng)和選擇等生物學過程，使原污水中出現(xiàn)生 命力旺盛、能適應(yīng)原污水環(huán)境的微生物群落。因此，城市污 水實質(zhì)上是污染物和微生物群體的共存體。在AB工藝的A級 中充分利用了原污水中存在的生物動力學潛力。污水處理試 驗中觀測到的現(xiàn)象表明，A級對BOD和COD的去除不是以細菌 的快速增殖降解作用為主，而是以細菌的絮凝吸附作用為 主。靜態(tài)試驗表明原污水中存在大量已適應(yīng)原污水的微生 物，這些微生物具有自發(fā)絮凝性。當它們進入入級曝氣池后， 在A級內(nèi)原有菌膠團的誘導促進下很快絮凝在一起，絮凝物 結(jié)構(gòu)與菌膠團類似，絮凝的同時絮凝物與原有的菌膠團結(jié)合 在一起，成為A級污泥的組成部分，并具有較強的吸附

6、能力 和極好的沉降性能。被絮凝的微生物量與A級污泥濃度有關(guān)， 污泥濃度低于1g/L時，絮凝效果差。與絮凝吸附發(fā)生的同時， 微生物出現(xiàn)程度有限的增殖，這種增殖可能與A級污泥的促 絮凝作用（或物質(zhì)）的產(chǎn)生有關(guān)。根據(jù)污水處理試驗，進水中 以SS形式表達的微生物量按150mg/L計，A級出水微生物量為 70mg/L。那么A級中由進水微生物形成的污泥濃度Xi可按下 式計算： Xi=QASQC/V式中:Q進水流量；QCA級的泥齡；SA級截留的微生物量；V A級曝氣池體積。將各項數(shù)據(jù)代入上式：-50 -Technical Department DocumentXi=4L/hX80mg/LX10h/2L =1

7、600mg/L。A級的實際污泥濃度為2000mg/L，也就是說A級污泥中進水微 生物占80%左右，僅20%左右由增殖作用產(chǎn)生。因此，A級中 絮凝去除占A級BOD去除的65%左右，吸附和增殖導致的去除 約占35%。增殖作用去除的BOD基本上是溶解性BOD。A級對難降解物質(zhì)的去除當進水是城市生活污水與工業(yè)廢水的混合水或只是工業(yè)廢 水時，污水中往往含有許多難降解物質(zhì)，比如多環(huán)芳香族的 化合物、鹵代烴。若完全用好氧方法處理，不僅消耗大量氧 氣，而且BOD去除往往達不到所要求的指標。當進水中難降 解物質(zhì)含量高時，A級實行缺氧運行，在這種情況下，A級中 一部分微生物能通過厭氧消化和不完全氧化等方式把BOD

8、5 檢測不出、COD可以檢測出的難降解有機物轉(zhuǎn)化成BOD5易檢 出的易降解有機物，這種轉(zhuǎn)化在好氧條件下往往難以實現(xiàn)。A級的抗沖擊負荷能力A級中的微生物群體對有機污染物和毒物的沖擊負荷有顯著 的緩沖能力，沖擊負荷停止后A級能很快地恢復正常，因此A 級的存在使進水水質(zhì)的變化、污染物和有毒物質(zhì)的沖擊負荷 不影響后續(xù)工藝的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。A級的抗沖擊負荷能力除了與吸附作用有關(guān)外，還與下面兩 種生物學過程密切相關(guān)。微生物突變活性污泥中的任何細菌群體都能以各種各樣的方式對環(huán)境 變化作出反應(yīng)。新環(huán)境形成的初期，不適應(yīng)新環(huán)境的細菌死 亡，隨后從系統(tǒng)中消失。與此同時，新環(huán)境為其它細菌的優(yōu) 勢增殖提供了有利條件。適應(yīng)性

9、細菌的重要來源是突變，致 突變物質(zhì)能導致突變，即遺傳物質(zhì)發(fā)生變化。這些突變中僅 千分之一是能存活的正突變，其余都是致死突變。考慮到A 級內(nèi)活性污泥中細菌數(shù)量很高，在每一人口當量中每日出現(xiàn) 7.5X105個正突變是可能的。除X射線和Y射線外，亞硝酸鹽 等化學物質(zhì)也是誘變物質(zhì)。污水中普遍存在的酸、堿和有毒 物質(zhì)的長期影響也能誘發(fā)突變。突變?yōu)榛钚晕勰噙m應(yīng)新環(huán) 境、降解難降解物質(zhì)提供了生物遺傳學基礎(chǔ)。而入級污泥對 毒物的抗性則來源于：質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移 在醫(yī)療方面，質(zhì)粒轉(zhuǎn)移往往造成抗藥性基因的迅速傳播，從而造成醫(yī)療困難，-51 -Technical Department DocumentAB工藝中的A級環(huán)境特

10、別有利于質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移。質(zhì)粒是環(huán)形的 DNA分子，它們不受染色體支配，能侵入菌體并利用菌體的 復制系統(tǒng)自我復制增殖。質(zhì)粒普遍攜帶抗性基因，有的質(zhì)粒 還攜帶一般細菌不具備的特殊基因，如降解PCB的基因。眾 多的質(zhì)粒構(gòu)成了細菌的抗性基因庫和降解特殊有機物的基 因庫。在選擇性工藝環(huán)境中（如沖擊負荷），質(zhì)粒的抗毒性基 因和降解特殊物質(zhì)基因賦予細菌明顯的優(yōu)勢。在正常的細胞 分裂中，質(zhì)粒能傳給子細胞。質(zhì)粒還能通過接合作用以攜質(zhì) 粒細菌轉(zhuǎn)移到無質(zhì)粒細菌內(nèi)，接合過程不受細菌種屬和質(zhì)粒 來源的限制，A級中高密度懸浮細菌的存在對接合有利。在A 級中占優(yōu)勢地位的腸道細菌的接合過程需花費1.5-2.0h。假 設(shè)A級泥齡為

11、8h，那么在A級微生物中至少能發(fā)生4次接合， 在此期間約10%的細菌受到質(zhì)粒侵入。質(zhì)粒在活性污泥中的 傳播，提高了活性污泥對環(huán)境變化、特別是化學變化的抗性。 對污水處理廠（特別是工業(yè)廢水處理廠）來說，處理效果和工 藝穩(wěn)定性的好壞與質(zhì)粒的存在與否密切相關(guān)。4）ABH藝與氮、磷去除由于水體富營養(yǎng)化和水資源短缺問題日益嚴重；許多污水必 須經(jīng)過除磷脫氮處理，然后排入水體或回用。如果用其它工 藝取代AB工藝的B級，可以使AB工藝具有深度處理效果。具有脫氮功能的AB工藝在這類工藝中，B級由好氧工藝變成前置反硝化工藝（例如缺 氧/好氧工藝）。A級對氮和有機物的去除比常規(guī)機械處理高許多倍，明顯改 善了B級的硝

12、化條件，使B級污泥中硝化菌比例明顯提高，硝 化速率隨之大幅度提高，曝氣區(qū)體積可以相應(yīng)降低。對反硝 化來說，可以通過改變A級的污泥負荷和運行方式調(diào)節(jié)A級的 去除率，使反硝化所需的BOD5/TN比值（3左右）得到最優(yōu)調(diào) 節(jié)。試驗結(jié)果表明B級污泥中，反硝化菌比例比常規(guī)生物脫 氮系統(tǒng)的污泥高，反硝化率高23倍，例如，ARAkrefeld污 水處理廠的B級污泥在無外加碳源的情況下反硝化速率為 6.3mgNO3 -N/gMLSS h。由于具脫氮功能的AB工藝硝化和反 硝化速率高，工藝總體積比常規(guī)生物脫氮工藝節(jié)省20%左右。具有除磷功能的ABH7由于污泥含磷量較高，排泥量大，A級能去除進水總磷的20 50%

13、。如果把B級換成厭氧/好氧（A/O）除磷工藝，工藝終沉出 水的磷濃度將很低（0.5mg/L以-52 -Technical Department Document下）。也可以在B級中增設(shè)化學法除磷。前者的投資費用比普 通活性污泥法低10%左右，后者則高520%。前者的運行費 用比普通活性污泥法低1020%，后者則高10%以上。AB工藝與生物除磷脫氮工藝的結(jié)合工藝流程由A級加生物除磷脫氮工藝（如A/A/C改良工藝）構(gòu) 成，對原污水水質(zhì)波動大，BOD5和BOD5/TN比值高的污水來 說，這類工藝不但能保證處理效果達到要求，而且工藝穩(wěn)定 性高、節(jié)能效果明顯。ABH藝的設(shè)計要點A級正常運行的必要條件是原

14、污水中必須有足夠的已經(jīng)適應(yīng) 該污水的微生物。在城市污水中，這些微生物基本上來自人 類排泄物。由于A級的去除效率高低與進水微生物量直接相 關(guān)，因此A級之前不宜設(shè)置初沉池。在工業(yè)廢水和某些城市 污水中，已經(jīng)適應(yīng)污水環(huán)境的微生物濃度很低或微生物絮凝 性很差，A級效率明顯下降。對這類污水來說，不宜采用AB 工藝。為了充分利用絮凝性和吸附效應(yīng)，保證A級高效運行，A級停 留時間最好控制在2530分鐘，停留時間增加反而不利。A 級的最佳污泥負荷是34kgBOD5/kgNLSS d。污泥濃度過低 或過高對A級運行均不利，控制在22.5g/L效果較佳。泥齡 的控制取決于污水特性和A級的污泥濃度，在A級中污泥濃度

15、 基本上與泥齡成正比關(guān)系，最佳泥齡控制應(yīng)通過試驗或生產(chǎn) 實踐求得。A級污泥沉降性能極佳，SVI值低于50，因此中間沉淀池水力 停留時間，可控制在15h以內(nèi)，污泥回流比控制在70%以內(nèi)。 B級的設(shè)計與常規(guī)方法相同，必須注意的是，設(shè)計B級時，進 水水質(zhì)應(yīng)采用A級出水水質(zhì)；設(shè)計高級AB工藝時，應(yīng)保證B級 進水BOD5/TN比值N3。對BOD 5/TN小于3左右的污水來說， 設(shè)置A級對生物除磷脫氮不利，不宜采用高級AB工藝（物理或 化學法除磷除氮例外）。在國內(nèi)，污泥處置是一個令人頭痛的問題。由于AB工藝產(chǎn)泥 量大，合理解決污泥處置問題，有助于ABH7的推廣應(yīng)用。 也就是說污泥問題是ABH藝推廣應(yīng)用的主

16、要障礙。ABH藝的技術(shù)經(jīng)濟分析及其在我國應(yīng)用的可能性 試驗和生產(chǎn)性實踐已經(jīng)證實A級能去除4050%，甚至70%的 BOD5 和 10 30%-53 -Technical Department Document的總氮，使工藝過程耗氧量減少3040%，總運行費用下降 20%左右，基建投資降低120%，處理效果優(yōu)于常規(guī)工藝， 具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。具有高級處理功能的ABH藝與其它高級處理工藝相比，有節(jié) 能、工藝穩(wěn)定性高等優(yōu)點。A級的設(shè)置為后續(xù)工藝提供了強 有力的保護和支持。污水處理試驗結(jié)果表明，當BOD5/TN和BOD5值偏高時，其生物除磷脫氮功能的AB工藝與單純生物除 磷脫氮工藝相比，運轉(zhuǎn)

17、費用下降20%左右，BOD、COD、SS、 TN和TP的去除率分別高于96%、90%、95%、80%和96%。進水 BOD5/TN比值偏低時，為了避免碳能源不足，原污水可直接 進入生物除磷脫氮工藝，保證出水水質(zhì)達到要求。由于A級污泥主要由進水補充和接種，并且泥齡很短，因此A 級污泥不需要培養(yǎng)和馴化過程，A級的停與轉(zhuǎn)，可以隨時進 行并很快進入正常狀態(tài)，不影響處理效果。管理上不存在困 難。A級節(jié)能的另一方面是A級污泥產(chǎn)率高、污泥有機物含量高達 65%以上，產(chǎn)氣率和產(chǎn)氣量也必然增加。沼氣用于發(fā)電和供 熱能使污水處理廠的能源得到部分自給。超負荷污水處理廠的改造我國污水處理廠的建設(shè)速度遠遠達不到實際需要

18、。處理廠往 往超負荷運行，造成一系列問題。如果把它們改成AB工藝就 能較大幅度提高污水處理廠的處理能力。德國和奧地利的生 產(chǎn)性實踐已經(jīng)證明此法行之有效，改造投資極小，經(jīng)濟效益 顯著。只要把原沉砂池硝加改動，成為A級曝氣池，初沉池 作為中間沉淀池，再裝一套回流系統(tǒng)即可。ABH藝與新廠建設(shè)目前，我國建設(shè)大型污水處理廠，往往因資金嚴重不足，而 必須分期進行，下面是一個較理想的分期實施方案：第一期:機械處理（一級）第二期:具有半生物效應(yīng)的機械處理，即AB工藝的A級（一級 半）第三期:二級處理和部分硝化（AB工藝）第四期:高級生物處理（高級AB工藝）在該實施方案中，先建高速率的A級處理特別適合我國國情， 因它能緩和