AB法工艺脱氮除磷的局限性

Posted 2023-01-14 工艺

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1、AB 法工艺的脱氮效果
AB 法工艺的A 段对污水中有机物的去除率一般高于对氨氮的去除率, 这样, 污水经A 段处理以后,出水BOD5/N 值降低, 从而有望增大硝化菌在B 段活性污泥中的比率和硝化速度。这对于系统硝化作用的完成是有利的。但是AB 法工艺仅完成了硝化功能, 虽然可去除氨氮, 但硝酸盐的存在依然会导致水环境的污染。常规AB 法工艺的总氮去除率约为30% ～40%, 其脱氮效果虽较传统一段活性污泥法好, 但出水尚不能满足防止水体富营养化的要求。
当需要AB 法工艺去除总氮时, 就必须进行反硝化。一般认为两段活性污泥法往往不能达到满意的反硝化效果, 因为进入第二段曝气池污水中的有机物含量过低, 不利于反硝化的正常进行。反硝化所需的BOD5/ N 比值, 根据反硝化方程式可知, 每去除1mg 的氮至少需要2. 86mg 的氧, 所以理论上BOD5 / N≥2. 86 才能保证反硝化的顺利进行。Bohnke 对德国多家AB 法污水处理厂的研究认为, 这个结论对于传统的两段活性污泥法系统可能是合适的, 但对AB 法而言, 污水经过A 段处理后, 大部分的不溶解性物质通过吸附、絮凝和沉淀而被去除, 而那些相对容易降解的溶解性物质其相当一部分流过A 级, 进入低负荷B段。而且, 当A 段以兼氧方式运行时, 污水中长链的难分解的基质可被打开分解成短链的化合物, 即某些难生物降解的有机物能在兼氧条件下转化成易降解物, 从而改善A 段出水的可生化性,有利于B 段的反硝化作用以及对有机物的进一步去除, 据此认为低负荷的B 段能有效完成硝化功能,同时对反硝化来说亦有足够易生物分解的、主要以溶解态存在的有机物。

因此, A 段出水BOD5/ N 比值在3 左右就足以保证反硝化效果。迄今为止对于BOD5 / N 值为3 就足以保证反硝化的问题尚有争议, 因为上述比值仅是理论值, 不少学者认为进行反硝化所需的BOD5/ N 值, 不宜< 4～5。
Bohnke 教授的关于污水经A 段处理后的BOD5/ N 比值仍能满足反硝化要求的结论, 是在对多家德国AB 法工艺污水处理厂调研的基础上得出的。那么, 该结论是否适用于我国城市污水的水质呢? 这是一个值得研究的问题。

笔者认为, AB 法工艺污水厂的B 段污水是否有足够的反硝化碳源, 应根据具体的情况而定, 如A 段对BOD5 和氮的去除率; 污水水质, 特别是氮含量、BOD5 和COD 的组成情况等。在设前置反硝化系统时, 内循环的混合液带进的溶解氧将首先消耗部分BOD5 , 对这一不利因素也需加以考虑。我国城市污水中工业污水的比重往往较大, 即使A 段在兼氧运行时有些难降解有机物仍难以转化为易降解有机物。对于某种特定的城市污水的BOD5 / N 比值是否能满足反硝化的要求, 应根据具体的试验来确定,而并非是一个定值。
实际上, 对于某些城市污水来说, 即使进水中的有机物全是易降解的也难以满足脱氮除磷的要求。AB法工艺的A 段对BOD5、COD 的去除率可高达60%～70%, 在这种情况下, 将B 段改进为生物脱氮系统时, 很可能面临碳源不足的问题。解决碳源不足的方法一般有两种: 一是从系统外补加碳源。可投加甲醇或选择含易生物降解COD 组分高的工业废水与城市污水混合; 二是从系统内部寻找碳源, 可采取的措施包括:

( 1) 将污泥消化液回流至B 段。

( 2) 调节A 段运行, 降低对BOD5、COD 的去除率, 若原污水有机物浓度较低, 还可超越A 段, 污水直接进入B 段改进的脱氮除磷系统等。。
2、AB 法工艺的除磷效果
根据有关文献报导, AB 法的除磷效果明显高于传统一段活性污泥法。当A 段按好氧状态运行时,A 段的磷去除率可达到35% ～50%, 是常规一段活性污泥法的两倍以上, 常规AB 法工艺过程磷的总去除率可达到50%～70%。AB 法工艺对磷的去除一般认为主要是依靠A 段的絮凝吸附作用, 一般城市污水中约30%的总磷是以悬浮( 胶体) 状态存在的, 随着生物絮凝吸附作用的发生, 大部分不溶解性磷和部分溶解性磷可以得到去除; 也有研究者认为A 段中存在聚磷菌, 聚磷菌超量吸磷对磷的去除起一定作用,主要依据是溶解氧浓度的变化对A 段除磷有很大影响, 这与除磷菌的除磷特性相一致, 理论基础是取消初沉池后, 原污水中的微生物实际上是在厌氧/ 缺氧( 沟渠或管道) 和好氧(A 段曝气池) 选择性环境下生长, 而这种环境非常适于聚磷菌的生长, 当污水进入A 段好氧环境后, 可出现较明显的过度吸磷特征。A段是否存在聚磷菌过度吸磷作用还需进一步研究确认。污水经过A 段处理进入B 段后, 通过微生物机体的合成可进一步去除部分剩余的磷。
与AB 法工艺对氮的去除相似, 虽然常规AB 法工艺对磷的去除率高于传统活性污泥法, 但是出水磷含量一般达不到现行污水排放标准, 无法满足防止水体富营养化的要求。
3、反应容积问题
AB 法工艺B 段的水力停留时间一般为2～6h。在如此短的时间内, 是难以完成脱氮除磷功能的。所以, 在将AB 法工艺改进为具有脱氮除磷效果的工艺时, 通常需要对原有设施进行改建和扩建, 以满足脱氮除磷过程所必需的反应容积。
（作者：何国富，青岛建筑工程学院环境工程系）。来源：蓝白蓝网