脱氮除磷技术分析

脱氮除磷技术----AB法成员：赵东、杨云龙、陈小会、许文玉、李佳豪、鲁青山、刘继什么是AB法？•污水处理中的“AB法”工艺，简言之就是分作A和B“两阶段曝气”处理工艺，每个阶段都有相互隔离的和独立的曝气过程和泥水分离过程，对于活性污泥的回流，也是相互隔离的，A段沉淀池所产生的活性污泥回流到A段曝气池，B段沉淀池所分离出来的活性污泥回流到B段曝气池内。AB法的由来•AB工艺是吸附―生物降解（Adsorption--Biodegradation）工艺的简称。这项污水生物处理技术是由德国某工业大学卫生工程学院的BothoBohnke教授为解决传统的二级生物处理系统：即：预处理→初沉池→曝气池→二沉池。早期污水处理工艺存在去除难降解有机物和除氮脱磷效率低下，及投资和运行费用过高等问题。在对两段活性污泥法和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上，于70年代中期所开发，80年代初开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。AB法的工作原理•1.开放式系统原理•AB工艺中不设初沉池，从而使污水中的微生物在A段得到充分利用，并连续不断的更新，使A段形成一个开放性的、不断由原污水中生物补充的生物动态系统。2.微生物的生物相及其特性A段内微生物活性强、世代期短、具有很强的吸附能力。当A段以兼氧的方式运行时，由于供氧较低，高活性微生物为了满足自身代谢能量的要求，被迫对在好氧条件下把不易分解的有机物进行初步分解，起到大分子断链的作用，使其转化为较小分子的易降解有机物，从而在后续的B段好氧曝气中易于被去除。A段主要是通过吸附絮凝作用来除去水中的有机物，实验和工程实践表明：A段以絮凝吸附去除的有机物大约占去除总量的65%。B段主要是世代期长的真核微生物，能够保证出水水质，B段对有机物的去除机制与普通活性污泥法相似。AB法工艺的特点•(1)不设初沉池，污水经排水系统直接进入A段曝气池，使整个排水系统起到一个生物选择器的作用；为A段生物反应池提供了与原污水相适应的微生物种群。•(2)A段吸附曝气池在高负荷、短泥龄条件下运行，微生物处于对数增殖期，繁殖较快，活性高。B段曝气池以中低负荷运行，整体有利于避免污泥膨胀现象的发生。(3)A段和B段串联运行，各自设沉淀池，单独回流，将A段和B段污泥严格分开，形成各自的特征生物菌群。(4)A段主要是利用以物理化学作用为主导的吸附作用去除污水中的污染物质。因此，对负荷、pH值、温度及毒物有一定的适应能力。AB法有哪些优缺点呢？•AB法工艺的优点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。具体优点如下：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%.AB工艺的缺点•1.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。•2.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。。3.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。AB法工艺在我国的历史•AB法工艺在我国的研究和应用大致经历了以下三个阶段：•第一阶段：上世纪70年代末至80年代初期，我国许多专家学者对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”工艺在我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，我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，为其在我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，国内逐步开始将“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。AB法的控制A段在很高的负荷下运行，其负荷率通常为普通活性污泥法的50~100倍，污水停留时间只有30~40min，污泥龄仅为0.3~0.5d。污泥龄较高，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖，A段对水质、水量、PH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。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。B段可在很低的负荷下运行，负荷范围一般为0.15kgBOD/(kgMLSS.d)水力停留时间为2~5h，污泥龄较长，且一般为15~20d。在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团微生物外，有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世代期比较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。AB法与脱氮除磷的效果•AB法工艺对氮、磷的去除以A段的吸附去除为主。1.污水中的部分有机氮和磷以不溶解态存在，在A段生物吸附絮凝的作用下通过沉淀转移到固相中，同时生物同化也可以去除一部分以溶解态存在的氮和磷。传统的AB法工艺的总氮去除率约为30%～40%；2.对磷的去除以A段的高效吸附絮凝作用为主，A段对磷的去除率约为35%～50%，是传统一段活性污泥法的两倍以上；剩余的磷进入B段用于B段的微生物的合成而得到进一步去除。这样AB法工艺整体显示出了比传统活性污泥法高的氮、磷的去除效果。AB法由于自身组成上的特点，决定了其对氮、磷的去除量有限，主要表现在以下两个方面：首先，生物脱氮过程包括硝化和反硝化两个部分，最终使氮以气态的形式释放到大气中而达到从污水中去除的目的。由于A段对BOD的去除率高而对氨氮去除的很少，使得进入B段的BOD/N值降低，这样有利于硝化菌的生长，使B段充分完成硝化过程；由于常规的AB法工艺没有反硝化过程，虽然氨氮得到去除，但是导致了硝态氮的增加，硝态氮的存在使出水依然难以达到污水排放对氮含量的要求。其次，对于磷来说，传统的AB法工艺不能为聚磷菌提供优势生长的厌氧/好氧条件，因此不能充分发挥生物除磷的作用。磷的去除主要是利用A段的吸附絮凝作用，主要去除的也是以悬浮态存在的磷。但城市污水中以悬浮态存在的磷的比例有限，因此磷的去除率也有限。虽然AB法表现出比普通活性污泥法好的除磷效果，但出水也很难达到对磷的排放标准的要求。那，针对这个问题如何解决呢？对于AB法工艺来说，它不具备同时脱氮除磷的条件，对氮、磷的去除率很难进一步提高.AB法优化脱氮除磷的改进设想•目前对AB法工艺优化脱氮除磷改进、运用在实际工程中并取得良好效果的ADMONT工艺和泰安污水处理厂的A+A2/O工艺，主要是在原有的基础上对B段进行了改造，但是没有充分利用高负荷、短泥龄条件下的A段的生物除磷潜力。改进思路及设想•为了充分利用A段的除磷作用，按照A/O除磷和A/O脱氮的思路分别对A段和B段进行改进，即在原来的A段前加一个厌氧池；厌氧池水利停留时间按1h左右设计。B段也按A/O方式运行。具体工艺流程如下图所示。改进工艺的可行性•A/O法工艺在高效生物脱氮除磷中的作用已经形成了一套完善的理论和处理模式。污水在管网系统中经历了厌氧或者缺氧过程，进入A段厌氧池与A段沉淀池回流的污泥混合后很快便进入厌氧状态，部分难降解的有机物在厌氧水解条件下转化成小分子易降解的有机物，提高了污水的可生化性能。同时除磷菌在大量的溶解性易降解有机物存在的条件下完成厌氧释磷过程，混合液进入A段吸附曝气池后，除磷菌又在好氧条件下完成了过量吸磷。部分以悬浮态存在的磷也可以通过吸附絮凝作用进入到污泥中。污泥在经过沉淀后通过剩余污泥的排放达到去除磷的目的。上清液在B段A/O工艺中完成脱氮。这一过程在理论和实践上都是可行的。AB法发展前景•AB法工艺作为一种稳定、高效的污水处理工艺，具有投资省、能耗低、运行稳定等优点，但不具备深度脱氮除磷的功能。改进后的AB法工艺，克服了同一系统中脱氮和除磷在碳源上的竞争以及泥龄矛盾的问题，能够达到很好的脱氮除磷效果，具有很好的发展前景。2011.4.10谢谢观赏