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  • AB工艺

    AB法工艺由德国BOHUKE教授首先开发。该工艺将曝气池分为高低负荷两段,各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段(A段) 停留时间约20--40分钟,以生物絮凝吸附作用为主,同时发生不完全氧化反应,生物主要为短世代的细菌群落,去除BOD达50%以上。 B段与常规活性污泥法相似,负荷较低,泥龄较长。

    编辑摘要

    目录

    简介/AB工艺 编辑

    AB法A段效率很高,并有较强的缓冲能力。B段起到出水把关作用,处理稳定性较好。对于高浓度的污水处理,AB法具有很好适 用性的,并有较高的节能效益。尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时,优势最为明显。

    AB法工艺中的主要处理构筑物有A段曝气池、中间沉淀池、B段曝气池和二次沉淀等,通常不设初次沉淀池,以A段为一级处理系统。A段和B段拥有各自独的污泥回流系统,因此有各自独特的微生物种群,有利于系统功能的稳定。

    但是,AB法污泥产量较大,A段污泥有机物含量极高,污泥后续稳定化处理是必须的,将增加一定的投资和费用。另外,由于A 段去除了较多的BOD,可能造成炭源不足,难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低的场合,B段运行较为困难,也难以发挥优势。

    目前有仅采用A段的做法,效果要好于一级处理,作为一种过渡型工艺,在性能价格比上有较好的优势。一般适用于排江、排海场合。

    到1987年止,已经有22家AB法污水处理厂投产,21家在建设和规划中。并取得了一些成果,实践证明该工艺是近代污水处理技术中的一项新发展。AB工艺由A级曝气池、中间沉淀池、B级曝气池和最终沉淀池组成。

    主要特征/AB工艺 编辑

    1.A级污泥负荷很高,B级污泥负荷较低。

    2.A级和B级的微生物群体特性明显不同,并通过互不相关的两套回流系统严格分开。

    3.不设一沉池,使A级成为一个开放性的生物动力学系统。

    4.A级可以根据污水组分的不同实行好氧或缺氧运行。

    AB工艺的典型设计参数 表1

    级别 F/M

    kgBOD5/kgMLSS·d 水力停留时间h MLSS

    g/L 泥龄 DO A级 2~6 0.5 2.0 4~10h 0.2~0.7 B级 0.10~0.30 2~4 3.5 15~20d 0.7~1.5

    运行机理/AB工艺 编辑

    A级对BOD、COD和SS的去除

    实际上AB工艺是由城市排水管网和污水处理厂构成的处理系统。城市居民连续不断地排泄细菌,其中约5-10%的细菌能在好氧/兼性厌氧条件下存活和增殖。在排水管网中发生细菌的增殖、适应和选择等生物学过程,使原污水中出现生命力旺盛、能适应原污水环境的微生物群落。因此,城市污水实质上是污染物和微生物群体的共存体。在AB工艺的A级中充分利用了原污水中存在的生物动力学潜力。泰安市污水处理试验中观测到的现象表明,A级对BOD和COD的去除不是以细菌的快速增殖降解作用为主,而是以细菌的絮凝吸附作用为主。静态试验表明原污水中存在大量已适应原污水的微生物,这些微生物具有自发絮凝性。当它们进入A级曝气池后,在A级内原有菌胶团的诱导促进下很快絮凝在一起,絮凝物结构与菌胶团类似,絮凝的同时絮凝物与原有的菌胶团结合在一起,成为A级污泥的组成部分,并具有较强的吸附能力和极好的沉降性能。被絮凝的微生物量与A级污泥浓度有关,污泥浓度低于1g/L时,絮凝效果差。与絮凝吸附发生的同时,微生物出现程度有限的增殖,这种增殖可能与A级污泥的促絮凝作用(或物质)的产生有关。根据泰安市污水处理试验,进水中以SS形式表达的微生物量按150mg/L计,A级出水微生物量为70mg/L。那么A级中由进水微生物形成的污泥浓度Xi可按下式计算:

    Xi=Q△SQ c /V

    式中:Q——进水流量;

    Q c ——A级的泥龄;

    △S——A级截留的微生物量;

    V——A级曝气池体积。

    将各项数据代入上式:

    Xi=4L/h×80mg/L×10h/2L =1600mg/L。

    A级的实际污泥浓度为2000mg/L,也就是说A级污泥中进水微生物占80%左右,仅20%左右由增殖作用产生。因此,A级中絮凝去除占A级BOD去除的65%左右,吸附和增殖导致的去除约占35%。增殖作用去除的BOD基本上是溶解性BOD。

    A级对难降解物质的去除

    当进水是城市生活污水与工业废水的混合水或只是工业废水时,污水中往往含有许多难降解物质,比如多环芳香族的化合物、卤代烃。若完全用好氧方法处理,不仅消耗大量氧气,而且BOD去除往往达不到所要求的指标。当进水中难降解物质含量高时,A级实行缺氧运行,在这种情况下,A级中的一部分微生物能通过厌氧消化和不完全氧化等方式把BOD 5 检测不出、COD可以检测出的难降解有机物转化成BOD 5 易检出的易降解有机物,这种转化在好氧条件下往往难以实现。

    A级的抗冲击负荷能力

    A级中的微生物群体对有机污染物和毒物的冲击负荷有显著的缓冲能力,冲击负荷停止后A级能很快地恢复正常,因此A级的存在使进水水质的变化、污染物和有毒物质的冲击负荷不影响后续工艺的稳定运转。

    A级的抗冲击负荷能力除了与吸附作用有关外,还与下面两种生物学过程密切相关。

    (1)微生物突变

    活性污泥中的任何细菌群体都能以各种各样的方式对环境变化作出反应。新环境形成的初期,不适应新环境的细菌死亡,随后从系统中消失。与此同时,新环境为其它细菌的优势增殖提供了有利条件。适应性细菌的重要来源是突变,致突变物质能导致突变,即遗传物质发生变化。这些突变中仅千分之一是能存活的正突变,其余都是致死突变。考虑到A级内活性污泥中细菌数量很高,在每一人口当量中每日出现7.5×10 5 个正突变是可能的。除X射线和Y射线外,亚硝酸盐等化学物质也是诱变物质。污水中普遍存在的酸、碱和有毒物质的长期影响也能诱发突变。突变为活性污泥适应新环境、降解难降解物质提供了生物遗传学基础。而A级污泥对毒物的抗性则来源于:

    (2)质粒的转移

    在医疗方面,质粒转移往往造成抗药性基因的迅速传播,从而造成医疗困难,AB工艺中的A级环境特别有利于质粒的转移。质粒是环形的DNA分子,它们不受染色体支配,能侵入菌体并利用菌体的复制系统自我复制增殖。质粒普遍携带抗性基因,有的质粒还携带一般细菌不具备的特殊基因,如降解PCB的基因。众多的质粒构成了细菌的抗性基因库和降解特殊有机物的基因库。在选择性工艺环境中(如冲击负荷),质粒的抗毒性基因和降解特殊物质基因赋予细菌明显的优势。在正常的细胞分裂中,质粒能传给子细胞。质粒还能通过接合作用以携质粒细菌转移到无质粒细菌内,接合过程不受细菌种属和质粒来源的限制,A级中高密度悬浮细菌的存在对接合有利。在A级中占优势地位的肠道细菌的接合过程需花费1.5-2.0h。假设A级泥龄为8h,那么在A级微生物中至少能发生4次接合,在此期间约10%的细菌受到质粒侵入。质粒在活性污泥中的传播,提高了活性污泥对环境变化、特别是化学变化的抗性。对污水处理厂(特别是工业废水处理厂)来说,处理效果和工艺稳定性的好坏与质粒的存在与否密切相关。

    AB工艺与氮、磷去除

    由于水体富营养化和水资源短缺问题日益严重;许多污水必须经过除磷脱氮处理,然后排入水体或回用。如果用其它工艺取代AB工艺的B级,可以使AB工艺具有深度处理效果。

    (1)具有脱氮功能的AB工艺

    在这类工艺中,B级由好氧工艺变成前置反硝化工艺(例如缺氧/好氧工艺)。

    A级对氮和有机物的去除比常规机械处理高许多倍,明显改善了B级的硝化条件,使B级污泥中硝化菌比例明显提高,硝化速率随之大幅度提高,曝气区体积可以相应降低。对反硝化来说,可以通过改变A级的污泥负荷和运行方式调节A级的去除率,使反硝化所需的BOD 5 /TN比值(3左右)得到最优调节。试验结果表明B级污泥中,反硝化菌比例比常规生物脱氮系统的污泥高,反硝化率高2~3倍,例如,ARAkrefeld污水处理厂的B级污泥在无外加碳源的情况下反硝化速率为6.3mgNO 3 -N/gMLSS·h。由于具脱氮功能的AB工艺硝化和反硝化速率高,工艺总体积比常规生物脱氮工艺节省20%左右。

    (2)具有除磷功能的AB工艺

    由于污泥含磷量较高,排泥量大,A级能去除进水总磷的20~50%。如果把B级换成厌氧/好氧(A/O)除磷工艺,工艺终沉出水的磷浓度将很低(0.5mg/L以下)。也可以在B级中增设化学法除磷。前者的投资费用比普通活性污泥法低10%左右,后者则高5~20%。前者的运行费用比普通活性污泥法低10~20%,后者则高10%以上。

    (3)AB工艺与生物除磷脱氮工艺的结合

    泰安市污水处理厂将采用这类工艺,工艺流程由A级加生物除磷脱氮工艺(如A/A/C改良工艺)构成。对原污水水质波动大,BOD 5 和BOD 5 /TN比值高的污水来说,这类工艺不但能保证处理效果达到要求,而且工艺稳定性高、节能效果明显。

    设计要点/AB工艺 编辑

    A级正常运行的必要条件是原污水中必须有足够的已经适应该污水的微生物。在城市污水中,这些微生物基本上来自人类排泄物。由于A级的去除效率高低与进水微生物量直接相关,因此A级之前不宜设置初沉池。在工业废水和某些城市污水中,已经适应污水环境的微生物浓度很低或微生物絮凝性很差,A级效率明显下降。对这类污水来说,不宜采用AB工艺。

    为了充分利用絮凝性和吸附效应,保证A级高效运行,A级停留时间最好控制在25~30分钟,停留时间增加反而不利。A级的最佳污泥负荷是3-4kgBOD5/kgNLSS·d。污泥浓度过低或过高对A级运行均不利,控制在2-2.5g/L效果较佳。泥龄的控制取决于污水特性和A级的污泥浓度,在A级中污泥浓度基本上与泥龄成正比关系,最佳泥龄控制应通过试验或生产实践求得。

    A级污泥沉降性能极佳,SVI值低于50,因此中间沉淀池水力停留时间,可控制在1.5h以内,污泥回流比控制在70%以内。B级的设计与常规方法相同,必须注意的是,设计B级时,进水水质应采用A级出水水质;设计高级AB工艺时,应保证B级进水的BOD5/TN比值≥3。对BOD5/TN在3左右的污水来说,设置A级对生物除磷脱氮不利,不宜采用高级AB工艺(物理或化学法除磷除氮例外)。

    在中国,污泥处置是一个令人头痛的问题。由于AB工艺产泥量大,合理解决污泥处置问题,有助于AB工艺的推广应用。也就是说污泥问题是AB工艺推广应用的主要障碍。

    优点/AB工艺 编辑

    具有优良的污染物去除效果,较强的抗冲击负荷能力,良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。

    1:对有机底物去除效率高。

    2:系统运行稳定。主要表现在:出水水质波动小,有极强的耐冲击负荷能力,有良好的污泥沉降性能。

    3:有较好的脱氮除磷效果。

    4:节能。运行费用低,耗电量低,可回收沼气能源。经试验证明,AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%~25%。

    缺点/AB工艺 编辑

    缺点一:A段在运行中如果控制不好,很容易产生臭气,影响附近的环境卫生,这主要是由于A段在超高有机负荷下工作,使A段曝气池运行于厌氧工况下,导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。

    缺点二:当对除磷脱氮要求很高时,A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%~60%,因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳、氮比偏低,不能有效的脱氮。

    缺点三:污泥产率高,A段产生的污泥量较大,约占整个处理系统污泥产量的80%左右,且剩余污泥中的有机物含量高,这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。

    历史/AB工艺 编辑

    第一阶段

    上世纪70年代末至80年代初期,中国许多专家学者对AB工艺的特性、运行机理及处理过程和稳定性等方面,进行了深入全面和系统的研究,对“AB法”工艺在中国的应用和推广起到了积极作用。

    第二阶段

    上世纪70年代末至80年代,中国许多大专院校纷纷开设专题研究课程,尤其是设计研究部门也对AB法处理城市污水、工业废水进行规模化的实验研究,为AB法的工程设计和工程应用取得了大量的数据和实践经验,为其在中国的工程应用起到了十分关键的作用。

    第三阶段

    自上世纪80年代起,中国逐步开始将“AB法”应用到城市污水处理和工业废水处理工程中,已建成相当数量的AB法工艺的城市污水处理厂,成效显著,取得了十分可观的社会效益和环境效益。

    与传统相比/AB工艺 编辑

    AB法与传统的活性污泥法相比,在处理效率、运行稳定性、工程投资和运行费用等方面均有明显的优点。总体而言,AB法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂,有明显的节能效果。

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