深圳濱河污水廠AB法運行實踐及分析
濱河污水處理廠總處理能力為30×104m3/d，分三期建設，一、二期工程均采用推流式吸附再生法（二級處理）。三期工程的處理量為25×104m3/d，采用AB法，B段為三槽交替式氧化溝，運行至今已兩年。
1 設計概況
三期工程的設計指標見表1。
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1998年—1999年的實際運行水質情況見表2。
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2 A段曝氣池
A段的HRT為33min，污泥濃度為2000mg/L，在好氧或兼氧狀況下運行。控制池中的供氧狀況可在一定程度上控制其BOD5的去除率，平均為50%～60%，最高達75%，其污泥負荷為2.5kgBOD5/(kgMLSS·d)。由于A曝前沒有初沉池，進水飽含高活性、低級原核細菌，它們在A段的高負荷條件下處于對數生長期，并能在很短的時間內大幅度地降解去除水中的有機物，同時產生大量的污泥。A段泥齡短、更新快，因而使A段污泥無需再生即可具有持續的吸附能力。A段較高的細菌密度和足夠的接觸時間，以及原水中帶有活性質粒細菌的不斷接種，創造了有利于細菌遺傳變異的條件，從而使A段污泥對污水中的毒物、pH及其他環境因素的影響具有較強的適應能力。
3 B段氧化溝
通過A段的處理，進入B段的有機物主要是易與被微生物所吸收利用的溶解性物質，與常規工藝相比，B段污泥活性成分較高，在相同污泥負荷下B段的F/M值實際要低些，因此泥齡較長，生物相豐富。三槽式氧化溝是帶有沉淀功能的曝氣池，由建在一起的三條氧化溝組成一個單元。在每條氧化溝中均布置有一定數量的轉刷，以達到曝氣和環流的要求。三條氧化溝與配水井相互連通，該配水井有三個自動控制的出水堰，可調節進入每溝的流量，三個氧化溝是互相連通的，通過建在兩邊二個氧化溝上自動控制的出水堰，使污水順利地從一個氧化溝流到另一個氧化溝。三槽式氧化溝的基本運行方式分為六個階段：
①階段1
通過調節配水井堰門，污水進入第一溝，溝內轉刷以低速運行，僅使溝內污泥以懸浮態環流，DO則不足以使溝內有機物全部氧化。此時，活性污泥中微生物強制利用上一階段產生的硝態氮作為氧化劑，有機物被氧化，硝態氮還原成氮氣逸出。同時，溝內自動調節出水堰上升，污水通過連通孔進入第二溝。第二溝內的轉刷在整個階段內均以高速運轉，混合液在溝內保持恒定環流，轉刷所供氧量足以氧化有機物并使氨氮轉化成硝態氮。處理后的污水通過連通孔進入第三溝，混合液在第三溝中泥水分離，上清液通過已降低的出水堰從第三溝排出。
②階段2
當污水從第一溝轉向第二溝，第一溝內的轉刷開始高速運轉，并逐步成為富氧狀態。在第二溝內處理過的污水進入第三溝沉淀，上清液通過第三溝出水堰排出。
③階段3
污水仍然從第二溝進入。第一溝的轉刷停轉，開始預沉淀進行泥水分離，直至該階段末端，泥水分離過程結束。在該階段，污水仍然由第二溝進入第三溝，上清液仍然通過第三溝出水堰排出。
④階段4
污水從第二溝流入第三溝，第一溝出水堰降低，第三溝出水堰升高。同時，第三溝內轉刷開始以低速運轉，污水從第三溝流向第二溝，在第二溝曝氣后再流入第一溝。此時第一溝仍作為沉淀池，處理后的上清液通過第一溝已降低的出水堰排出。階段4與階段1相類似，所不同的僅僅是反硝化作用發生在第三溝。
⑤階段5
污水從第三溝流入第二溝，第三溝的轉刷開始高速運行，以保證在該階段末端有余氧。第一溝仍作為沉淀池，上清液通過出水堰排出。階段5與階段2類似，所不同的僅僅是兩個外溝功能相反。
⑥階段6
該階段基本與階段3相同，第三溝內的轉刷停止運行，開始泥水分離，入流污水仍然進入第二溝，處理后的污水經第一溝出水堰排出。
該氧化溝系統非常靈活，運行方式有多種，可隨不同的入流水質及出流水質要求而改變。
4 AB法的運行效果與特點
4.1 抗沖擊能力
從1999年8月—2000年2月，濱河廠三期進水平均BOD5、SS分別為273mg/L、535mg/L，水量在(19～23)×104m3/d范圍，使得進水負荷大大超過原設計負荷。然而，出水一直達標排放（三項常規項目已達國家排放一級標準），運行穩定，究其原因一方面與濱河廠加強工藝運行控制、管理經驗較豐富有關；另一方面則是工藝的本身，因A段發揮的主要作用是物化過程，與生化過程相比，它受毒物、負荷及pH等因素變化的影響較小，因而去除效果穩定，一定程度上對B段有保護作用。
4.2 對氮、磷的去除
在B段，由于泥齡較長，可能使世代時間較長的硝化菌在污泥中所占的比例得以提高；另外，A段對進水中BOD5的大幅度去除，使硝化菌對氧的競爭應處于比較有利的地位，B段的硝化速度也會因此大大提高，再通過氧化溝運行模式中1、4階段的反硝化脫氮，濱河廠1999年TN的平均去除率為50%左右。磷在水中的存在包括正磷酸鹽、聚磷酸鹽及有機磷三種，A段在兼氧條件下，通過厭氧釋磷、好氧吸磷能比較徹底地去除存在于SS中的有機磷和水中的膠態磷，濱河廠A段磷的去除率為20%～30%。細菌對水中磷的吸收基本取決于厭氧釋放的程度，如釋放得比較徹底，在好氧條件下會有相當可觀的攝磷現象，污水剛進入氧化溝1、4階段，幾乎一直處于厭氧狀態，污水中的磷釋放比較徹底，由于其他幾個階段供氧較充分，微生物則會進一步吸收污水中的磷。濱河廠AB法運行實踐證明：1999年磷的去除率平均為64%，其中最高可達80%。
4.3對難降解有機物的去除
根據濱河廠的運行實踐，A段中出現了COD去除率比BOD5高的現象，這是由于原水中一些可檢測到的COD物質(BOD5測不到)在A段的兼氧條件下被微生物分解成較易生化的有機物。
總之，通過以上的分析，為了使A段原核微生物充分發揮作用，應為細菌提供較高的有機負荷，增加細菌的代謝能力。
5 運行中出現的問題
1999年下半年隨著三期水量的逐月增加，氧化溝溶解氧明顯不足。隨著污泥濃度的增加（在設計要求范圍中），污泥指數也增加，即污泥的沉降性能也變差，通過鏡檢發現有較多的絲狀菌，污泥結構松散，密實性較差。出現這種情況，可從兩個方面進行考慮，即供氧和供營養條件。據1999年8月—2000年2月的統計，氧化溝進水平均BOD5為102mg/L，大于設計要求64mg/L，說明微生物營養供應合理。對于供氧對污泥性能的影響，在現場做了一個試驗，即通過大量排氧化溝的剩余污泥，間接提高氧化溝的DO，再觀察氧化溝的污泥沉降性能。結果與排泥前的情況相比，排泥后的氧化溝整體DO有所提高，從邊溝轉刷處測得的DO較高，表明充氧效率改善，同時測得SV為17%（排泥前為50%）。由此看來，DO的影響是直接原因，這可通過1999年每月TP的處理情況得到佐證(見表3)。
表3 1999年1--11月處理水量及TP去除情況
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注 上半年由于中沉池刮泥桁車及A曝曝氣頭改造，使污水部分超越進B段
從表3可看出，隨著水量的增加和DO的降低，TP的去除效果增加，由于氧化溝的虧量供氧，造成氧化溝中更多的厭氧或近似厭氧的反應時段，使細菌受壓抑并釋放磷的反應比較徹底，在經過近似好氧區時，細菌能比較快速、充分地吸收并富集于體內，故除磷效果提高，出水中TP的含量降低。
6 情況分析和采取的措施
氧化溝供氧不足，是造成氨氮硝化不好，總氮去除效果較差的主要原因。整個氧化溝DO濃度為0.4～1.0mg/L，但對BOD5的去除影響不大，因為在DO＞0.3mg/L的情況下好氧菌也能正常地分解有機物。一般應控制DO在1.5～2.0mg/L以上，低于0.5mg/L時則硝化完全停止。
虧量供氧使氧化溝厭氧段增多，磷釋放應該比較徹底，但實際上整個氧化溝溶解氧基本上低于1 mg/L，沒有形成真正的好氧區域，所以細菌對磷吸收還不夠充分，故TP的去除率未能達到設計標準。
針對氧化溝供氧不足的問題，可根據氧化溝運行方式靈活多變的特征調整運行模式，如縮短半個周期的預沉時間，即預沉時間由原來的1 h縮短為45min，這樣每天增加轉刷充氧時間1.5h，運行周期由8h提高到12h。另外還可增加高速轉刷的運行時間，調整中、邊溝進水的時間分配［控制污泥負荷在0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)］。通過調整測得的NH3-N、TN和TP數據見表4。
表4 去除氮、磷的實測平均值
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由表4可知，調整后的NH3-N、TN去除率比調整前提高1成多；TN去除率已達到設計標準，TP去除率為84%。
7 結論
綜上分析，進水有機負荷的增加應是氧化溝充氧不足的直接原因，可通過調整氧化溝的運行模式使TN、TP去除率基本達到設計標準。由于進入濱河廠的污水偶爾含有垃圾填埋廠排放的垃圾滲濾液，這樣使得進水水質波動的范圍更大，現正積極摸索，積累經驗，使整個AB系統更加穩定地運行。
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