AB法工藝脫氮除磷的局限性
1、AB 法工藝的脫氮效果
AB 法工藝的A 段對污水中有機物的去除率一般高于對氨氮的去除率, 這樣, 污水經A 段處理以后,出水BOD5/N 值降低, 從而有望增大硝化菌在B 段活性污泥中的比率和硝化速度。這對于系統硝化作用的完成是有利的。但是AB 法工藝僅完成了硝化功能, 雖然可去除氨氮, 但硝酸鹽的存在依然會導致水環境的污染。常規AB 法工藝的總氮去除率約為30% ～40%, 其脫氮效果雖較傳統一段活性污泥法好, 但出水尚不能滿足防止水體富營養化的要求。
當需要AB 法工藝去除總氮時, 就必須進行反硝化。一般認為兩段活性污泥法往往不能達到滿意的反硝化效果, 因為進入第二段曝氣池污水中的有機物含量過低, 不利于反硝化的正常進行。反硝化所需的BOD5/ N 比值, 根據反硝化方程式可知, 每去除1mg 的氮至少需要2. 86mg 的氧, 所以理論上BOD5 / N≥2. 86 才能保證反硝化的順利進行。Bohnke 對德國多家AB 法污水處理廠的研究認為, 這個結論對于傳統的兩段活性污泥法系統可能是合適的, 但對AB 法而言, 污水經過A 段處理后, 大部分的不溶解性物質通過吸附、絮凝和沉淀而被去除, 而那些相對容易降解的溶解性物質其相當一部分流過A 級, 進入低負荷B段。而且, 當A 段以兼氧方式運行時, 污水中長鏈的難分解的基質可被打開分解成短鏈的化合物, 即某些難生物降解的有機物能在兼氧條件下轉化成易降解物, 從而改善A 段出水的可生化性,有利于B 段的反硝化作用以及對有機物的進一步去除, 據此認為低負荷的B 段能有效完成硝化功能,同時對反硝化來說亦有足夠易生物分解的、主要以溶解態存在的有機物。
因此, A 段出水BOD5/ N 比值在3 左右就足以保證反硝化效果。迄今為止對于BOD5 / N 值為3 就足以保證反硝化的問題尚有爭議, 因為上述比值僅是理論值, 不少學者認為進行反硝化所需的BOD5/ N 值, 不宜< 4～5。
Bohnke 教授的關于污水經A 段處理后的BOD5/ N 比值仍能滿足反硝化要求的結論, 是在對多家德國AB 法工藝污水處理廠調研的基礎上得出的。那么, 該結論是否適用于我國城市污水的水質呢? 這是一個值得研究的問題。
筆者認為, AB 法工藝污水廠的B 段污水是否有足夠的反硝化碳源, 應根據具體的情況而定, 如A 段對BOD5 和氮的去除率; 污水水質, 特別是氮含量、BOD5 和COD 的組成情況等。在設前置反硝化系統時, 內循環的混合液帶進的溶解氧將首先消耗部分BOD5 , 對這一不利因素也需加以考慮。我國城市污水中工業污水的比重往往較大, 即使A 段在兼氧運行時有些難降解有機物仍難以轉化為易降解有機物。對于某種特定的城市污水的BOD5 / N 比值是否能滿足反硝化的要求, 應根據具體的試驗來確定,而并非是一個定值。
實際上, 對于某些城市污水來說, 即使進水中的有機物全是易降解的也難以滿足脫氮除磷的要求。AB法工藝的A 段對BOD5、COD 的去除率可高達60%～70%, 在這種情況下, 將B 段改進為生物脫氮系統時, 很可能面臨碳源不足的問題。解決碳源不足的方法一般有兩種: 一是從系統外補加碳源。可投加甲醇或選擇含易生物降解COD 組分高的工業廢水與城市污水混合; 二是從系統內部尋找碳源, 可采取的措施包括:
( 1) 將污泥消化液回流至B 段。
( 2) 調節A 段運行, 降低對BOD5、COD 的去除率, 若原污水有機物濃度較低, 還可超越A 段, 污水直接進入B 段改進的脫氮除磷系統等。
2、AB 法工藝的除磷效果
根據有關文獻報導, AB 法的除磷效果明顯高于傳統一段活性污泥法。當A 段按好氧狀態運行時,A 段的磷去除率可達到35% ～50%, 是常規一段活性污泥法的兩倍以上, 常規AB 法工藝過程磷的總去除率可達到50%～70%。AB 法工藝對磷的去除一般認為主要是依靠A 段的絮凝吸附作用, 一般城市污水中約30%的總磷是以懸浮( 膠體) 狀態存在的, 隨著生物絮凝吸附作用的發生, 大部分不溶解性磷和部分溶解性磷可以得到去除; 也有研究者認為A 段中存在聚磷菌, 聚磷菌超量吸磷對磷的去除起一定作用,主要依據是溶解氧濃度的變化對A 段除磷有很大影響, 這與除磷菌的除磷特性相一致, 理論基礎是取消初沉池后, 原污水中的微生物實際上是在厭氧/ 缺氧( 溝渠或管道) 和好氧(A 段曝氣池) 選擇性環境下生長, 而這種環境非常適于聚磷菌的生長, 當污水進入A 段好氧環境后, 可出現較明顯的過度吸磷特征。A段是否存在聚磷菌過度吸磷作用還需進一步研究確認。污水經過A 段處理進入B 段后, 通過微生物機體的合成可進一步去除部分剩余的磷。
與AB 法工藝對氮的去除相似, 雖然常規AB 法工藝對磷的去除率高于傳統活性污泥法, 但是出水磷含量一般達不到現行污水排放標準, 無法滿足防止水體富營養化的要求。
3、反應容積問題
AB 法工藝B 段的水力停留時間一般為2～6h。在如此短的時間內, 是難以完成脫氮除磷功能的。所以, 在將AB 法工藝改進為具有脫氮除磷效果的工藝時, 通常需要對原有設施進行改建和擴建, 以滿足脫氮除磷過程所必需的反應容積。
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