污水處理廠AB法工藝改造方案的探討

陳勇濱

（漳州市供排水管理處，福建 漳州 363000）

污水處理廠AB法工藝改造方案的探討

陳勇濱

（漳州市供排水管理處，福建 漳州 363000）

針對漳州市東區(qū)污水處理廠AB法工藝改造的目標，分析了AB法工藝的局限性，結合該污水處理廠AB法工程的現(xiàn)有設施，從技術上探討了5種具有脫氮除磷功能的工藝改造方案的可行性，并得到了適合于該污水處理廠AB法工藝改造的方案。

污水處理廠;AB法;工藝改造

氮、磷植物營養(yǎng)元素隨污水排放到水體，會引起水體的富營養(yǎng)化。隨著人們對氮、磷危害的認識，去除污水中的氮、磷已日益受到重視，我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）嚴格限制了排放水中氮、磷的濃度，尤其是該標準的一級A標規(guī)定了磷在1.0mg/L以下，一級B標在1.5mg/L以下。這就要求污水處理廠必須采用脫氮除磷的工藝。生物脫氮除磷工藝可以同時去除有機污染物和氮、磷，因而在污水處理廠得到了廣泛應用。而以前沒有采用生物脫氮除磷工藝的污水處理廠，現(xiàn)在需要逐步改造，使其能夠脫氮除磷。

漳州市東區(qū)污水處理廠一期工程于1999年建成，設計污水處理量為1×l05m3/d，由于當時的設計不要求脫氮除磷，所以采用了脫氮除磷功能較差的AB法工藝。鑒于今后須執(zhí)行國家及地方的污水排放標準，要求污水處理廠出水氮、磷達標排放，故須對原有的AB法工藝進行改造。本文根據(jù)該廠原有的AB法工程現(xiàn)狀，從理論上探討了適合的改造工藝方案。

1 漳州市東區(qū)污水處理廠AB法工程現(xiàn)狀

漳州市東區(qū)污水處理廠AB法A段吸附池為矩形推流式鼓風曝氣池，水力停留時間平均為43min，中間沉淀池采用2座輻流式沉淀池，每個沉淀池的池深3m，池直徑為45m，污水沉淀時間1.5h。B段曝氣池是矩形推流式鼓風曝氣池，水力停留時間4.3h，最終沉淀池采用4座輻流式沉淀池，池水深4m，池直徑40m，污水沉淀時間3h。工程原設計進、出水水質(zhì)如下表所示，但多年的運行表明，該出水水質(zhì)雖達到了設計要求，但脫氮除磷效果不好。

東區(qū)污水處理廠進、出水水質(zhì)設計值表

2 工程改造的目標

漳州市東區(qū)污水處理廠在環(huán)評驗收后，為達到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B標準，即BOD5≤20mg/L、CODCr≤60mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤8mg/L、TP≤1.5mg/L、TN≤20mg／L，該廠進行了工程技術改造，目標是：改造后的處理工藝具有脫氮除磷功能，同時改造工程能最大限度地利用現(xiàn)有設施，盡可能減少改造的工程量。

3 AB法工藝脫氮除磷的局限性

常規(guī)的AB法工藝可以去除氨氮，將氨氮轉化為硝酸鹽，完成硝化功能，但不能達到滿意的反硝化脫氮效果。磷的去除率較低，出水的磷含量不能滿足現(xiàn)在的排放標準要求。

4 改造工程工藝方案的選擇

當AB法工藝需生物脫氮除磷時，通常的做法是將B段設計為具有脫氮除磷功能的A2/O工藝或氧化溝工藝等。對于本改造工程，因B段曝氣池的水力停留時間只有4.3h，若最終沉淀池的功能不變，則不可能將B段改造成上述的脫氮除磷工藝。因而，在不對A、B段擴建的前題下，可以考慮其它方案。

4.1 ADMONT工藝

ADMONT工藝稱為混合回流兩階段活性污泥法，該工藝流程圖如下圖所示。

ADMONT工藝流程圖

ADMONT工藝具有很好的脫氮除磷功能。工藝通過上圖中的循環(huán)Ⅰ，將具有反硝化菌和吸附碳源的A段活性污泥送至B段，使B段內(nèi)豐富的硝化液脫氮，通過循環(huán)Ⅱ?qū)段含有硝化菌的活性污泥回流至A，使A段曝氣池中存在的氨氮被硝化，從而實現(xiàn)了A段、B段的同時脫氮功能，降低了單位污水所需的池容。其次，ADMONT工藝根據(jù)生物除磷的基本原理，通過循環(huán)Ⅱ?qū)崿F(xiàn)了活性污泥在處理系統(tǒng)中交替歷經(jīng)厭氧（或缺氧）和好氧過程，從而利用了系統(tǒng)中聚磷菌在厭氧條件下釋磷、在好氧條件下過量攝磷的除磷功能，使系統(tǒng)的除磷效率大大提高。ADMONT工藝中的兩個循環(huán)所輸送的污泥量僅占進水量的3%左右，與A段和B段的污泥回流量相比是很小的，其對A段中短世代期、高吸附絮凝性生物相的影響是很小的。雖然對上述循環(huán)所形成的混合微生物組成、性質(zhì)及其在處理過程中的作用還缺乏深入的微生物學的研究，但從有關的研究及實際運行的結果來看，該工藝可同時實現(xiàn)脫氮除磷功能，其已在奧地利ADMONT/HALL污水處理廠成功投入運行。ADMONT工藝在流程上與AB法相似，僅增加了兩個循環(huán)，正是這兩個循環(huán)，使工藝具有了脫氮除磷功能，適合于AB法工藝的改造，而且改造十分方便。只要在原AB工藝上多設兩套污泥輸送管道，而不必增加污泥泵的容量，即可將AB工藝改造成ADMONT工藝。因此ADMONT工藝可作為漳州東區(qū)污水廠一期工程AB法工藝改造的選擇方案，該方案改造的工程量小，對于原有的構筑物不需作任何改動，也就是池容和生化池的設計參數(shù)都不變，只需在A、B段的污泥回流管道上各接出一段，分別伸至B、A段的生化池即可。

4.2 A2/O工藝及其改良型工藝

為了達到脫氮除磷的目的，傳統(tǒng)的A2/O工藝及倒置的A2/O工藝、改良的A2/O工藝都可以結合該污水處理廠的實際情況予以考慮，傳統(tǒng)的A2/O工藝由于回流污泥將硝酸鹽帶入?yún)捬醭囟绊懥藚捬踽屃?，從而使除磷效率降低。倒置A2/O工藝和改良的A2/O工藝都是為克服傳統(tǒng)A2/O工藝的弊端而開發(fā)的改良型工藝。前者將傳統(tǒng)A2/O工藝的厭氧池和缺氧池的位置對調(diào)，即污水先經(jīng)缺氧池，然后再流入?yún)捬醭?，形成缺?厭氧-好氧的流程。二次沉淀池的污泥回流將硝酸鹽送入缺氧池，在該池反硝化菌將回流的硝酸鹽反硝化脫氮，從而消除硝酸鹽對后續(xù)厭氧釋磷的影響。倒置A2/O工藝比較適合于舊廠改造。改良的A2/O工藝是在傳統(tǒng)A2/O工藝的厭氧池前增加預缺氧池，二次沉淀池的污泥回流至預缺氧池，回流污泥帶入的硝酸鹽在預缺氧池進行反硝化，這樣就排除了硝酸鹽對厭氧池厭氧釋磷的干擾。

漳州市東區(qū)污水處理廠AB法工藝能否改造為上述三種工藝，關鍵是看原有的構筑物容積能否滿足上述三種工藝要求的反應池容積。根據(jù)該污水處理廠的設計進水水質(zhì)及出水水質(zhì)新要求，對于傳統(tǒng)A2/O工藝，計算得到的缺氧池的停留時間需要2h左右，厭氧池需要1h左右。而該污水處理廠AB法的A段吸附池和中間沉淀池的停留時間總和為2.3h，B段曝氣池的為4.3h。如果將AB法的A段的吸附池和中間沉淀池改為厭氧池和缺氧池，而B段的曝氣池和最終沉淀池分別作為好氧池和二次沉淀池，那么，雖然好氧池的容積基本上滿足要求。但吸附池和中間沉淀池的容積總和卻不能滿足厭氧池和缺氧池的總容積要求。而倒置A2/O工藝和改良A2/O工藝同樣存在池容不足的問題，所以，從生化池的停留時間這一設計參數(shù)來看，若要改造成上述三種脫氮除磷工藝需要擴大池容，改造的工程量和費用較大。

4.3 強化AB法脫氮除磷功能的方案

通過運行方式的改變對AB法進行改進，可以達到強化AB法工藝脫氮除磷功能的目的。有研究將B段的曝氣池改為間歇曝氣，形成缺氧/厭氧/好氧的生物脫氮除磷環(huán)境，而A段的功能不變。由于有機物在A段被吸附去除，那么B段脫氮除磷所需的碳源不足，影響了脫氮除磷的效果。但當從系統(tǒng)外補充碳源后，間歇曝氣以強化AB法脫氮除磷功能是可行的， 但該研究尚處于小試階段，而且B段的水力停留時間較長，需要8h?？梢?，此方案對于該污水處理廠AB法工程的改造是不可取的。

4.4 A/O+化學除磷

上述分析已說明了A2/O脫氮除磷工藝及其改良型工藝由于池容不足不能用于該污水處理廠AB法工程改造，但是，從上面的計算結果可知，缺氧池需要的2h左右的停留時間與該污水處理廠AB法工藝A段的吸附池和中間沉淀池的總停留時間2.3h相當，因此，可以考慮將原AB法工藝的吸附池和中間沉淀池兩池都改為缺氧池，而B段的曝氣池仍作為好氧池，終沉池的功能不變。這樣，原AB法工藝就改造成為缺氧/好氧的A/O脫氮工藝，而除磷則采用化學除磷。

4.5 懸浮填料生物反應器

懸浮填料生物反應器實際上是傳統(tǒng)活性污泥法與生物膜相結合而組成的雙生物體組分反應器。通過向反應器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，以提高池中的生物量使處理效能得到大的提升。此工藝可以提高曝氣池中的生物量，降低污泥負荷，有良好的N、P去除能力。懸浮填料生物處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，抗沖擊負荷的能力強，脫氮除磷的效果好，是一種經(jīng)濟、高效的廢水處理方法。該系統(tǒng)可以在不增加或擴建任何處理設施的情況下，顯著提高處理效果，并可以通過對運行方式及運行參數(shù)的調(diào)整而實現(xiàn)不同的處理要求。針對我國部分早期建設的老污水處理廠處理效果不理想、用地緊張、資金不足與日益嚴格的出水排放標準矛盾的問題，懸浮填料處理系統(tǒng)無疑是非常合適的解決方法，應大力推廣應用。但目前關于該系統(tǒng)基礎理論的報道不多，對其反應機制尚無清晰的認識，在以后的研究與應用中需解決以下問題：

（1）反應動力學的研究

對于懸浮填料這種兼有生物膜和懸浮生物特點的處理系統(tǒng)動力學的研究還鮮見報道。所以應通過小、中、大等各種試驗收集數(shù)據(jù)測定動力學常數(shù)，建立動力學表達式，為系統(tǒng)的設計運行提供依據(jù)。

（2）填料的相關研究

當前所使用的填料強度低，易磨損，需經(jīng)常更換。以后應尋找價格更低廉，使用壽命長，易掛膜的材質(zhì)來替代。另外對填料的化學性質(zhì)，生物膜的脫落機制也應進行更深入的研究，以期能在填料上設計不同的結構區(qū)域，來適應不同的微生物群體的生長。

（3）減少能耗

填料的完全流化需要增加曝氣量，所以應試驗優(yōu)化填料的最佳投配率、氣水比等，盡量在滿足使用要求的同時減少動力費用。

由于懸浮填料生物系統(tǒng)的生物相豐富，生物量大，因此在實際工程中應多組合其他工藝來處理成分復雜、難處理的廢水。

Discussion on AB Process of Innovation Scheme in Zhangzhou Wastewater Treatment Plant

CHEN Yong-bin
(Zhangzhou City for Drainage Management, Zhangzhou Fujian 363000, China)

In accordance with the aim of innovation on the AB process in Zhangzhou eastern wastewater treatment plant,the paper analyzes the limitation of AB process and in combination with the available feasibility of the AB process of wastewater treatment plant. The paper discusses the feasibility of five process innovation schemes of nitrogen and phosphorous removal.The process innovation schemes fit for the AB process in wastewater treatment plant.

wastewater treatment plant; AB process; innovation

X703

A

1006-5377（2012）01-0039-03