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(duì)污水中有機(jī)物的去除率一般高于對(duì)氨氮的去除率, 這樣, 污水經(jīng)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(duì)于系統(tǒng)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(huì)導(dǎo)致水環(huán)境的污染。常規(guī)AB 法工藝的總氮去除率約為30% ～40%, 其脫氮效果雖較傳統(tǒng)一段活性污泥法好, 但出水尚不能滿足防止水體富營(yíng)養(yǎng)化的要求。
當(dāng)需要AB 法工藝去除總氮時(shí), 就必須進(jìn)行反硝化。一般認(rèn)為兩段活性污泥法往往不能達(dá)到滿意的反硝化效果, 因?yàn)檫M(jìn)入第二段曝氣池污水中的有機(jī)物含量過(guò)低, 不利于反硝化的正常進(jìn)行。反硝化所需的BOD5/ N 比值, 根據(jù)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(jìn)行。Bohnke 對(duì)德國(guó)多家AB 法污水處理廠的研究認(rèn)為, 這個(gè)結(jié)論對(duì)于傳統(tǒng)的兩段活性污泥法系統(tǒng)可能是合適的, 但對(duì)AB 法而言, 污水經(jīng)過(guò)A 段處理后, 大部分的不溶解性物質(zhì)通過(guò)吸附、絮凝和沉淀而被去除, 而那些相對(duì)容易降解的溶解性物質(zhì)其相當(dāng)一部分流過(guò)A 級(jí), 進(jìn)入低負(fù)荷B段。而且, 當(dāng)A 段以兼氧方式運(yùn)行時(shí), 污水中長(zhǎng)鏈的難分解的基質(zhì)可被打開(kāi)分解成短鏈的化合物, 即某些難生物降解的有機(jī)物能在兼氧條件下轉(zhuǎn)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(duì)有機(jī)物的進(jìn)一步去除, 據(jù)此認(rèn)為低負(fù)荷的B 段能有效完成硝化功能,同時(shí)對(duì)反硝化來(lái)說(shuō)亦有足夠易生物分解的、主要以溶解態(tài)存在的有機(jī)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(duì)于BOD5 / N 值為3 就足以保證反硝化的問(wèn)題尚有爭(zhēng)議, 因?yàn)樯鲜霰戎祪H是理論值, 不少學(xué)者認(rèn)為進(jìn)行反硝化所需的BOD5/ N 值, 不宜< 4～5。
Bohnke 教授的關(guān)于污水經(jīng)A 段處理后的BOD5/ N 比值仍能滿足反硝化要求的結(jié)論, 是在對(duì)多家德國(guó)AB 法工藝污水處理廠調(diào)研的基礎(chǔ)上得出的。那么, 該結(jié)論是否適用于我國(guó)城市污水的水質(zhì)呢? 這是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。
筆者認(rèn)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(yīng)根據(jù)具體的情況而定, 如A 段對(duì)BOD5 和氮的去除率; 污水水質(zhì), 特別是氮含量、BOD5 和COD 的組成情況等。在設(shè)前置反硝化系統(tǒng)時(shí), 內(nèi)循環(huán)的混合液帶進(jìn)的溶解氧將首先消耗部分BOD5 , 對(duì)這一不利因素也需加以考慮。我國(guó)城市污水中工業(yè)污水的比重往往較大, 即使A 段在兼氧運(yùn)行時(shí)有些難降解有機(jī)物仍難以轉(zhuǎn)化為易降解有機(jī)物。對(duì)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(yīng)根據(jù)具體的試驗(yàn)來(lái)確定,而并非是一個(gè)定值。
實(shí)際上, 對(duì)于某些城市污水來(lái)說(shuō), 即使進(jìn)水中的有機(jī)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(duì)BOD5、COD 的去除率可高達(dá)60%～70%, 在這種情況下, 將B 段改進(jìn)為生物脫氮系統(tǒng)時(shí), 很可能面臨碳源不足的問(wèn)題。解決碳源不足的方法一般有兩種: 一是從系統(tǒng)外補(bǔ)加碳源？赏都蛹状蓟蜻x擇含易生物降解COD 組分高的工業(yè)廢水與城市污水混合; 二是從系統(tǒng)內(nèi)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(diào)節(jié)A 段運(yùn)行, 降低對(duì)BOD5、COD 的去除率, 若原污水有機(jī)物濃度較低, 還可超越A 段, 污水直接進(jìn)入B 段改進(jìn)的脫氮除磷系統(tǒng)等。
2、AB 法工藝的除磷效果
根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo), AB 法的除磷效果明顯高于傳統(tǒng)一段活性污泥法。當(dāng)A 段按好氧狀態(tài)運(yùn)行時(shí),A 段的磷去除率可達(dá)到35% ～50%, 是常規(guī)一段活性污泥法的兩倍以上, 常規(guī)AB 法工藝過(guò)程磷的總?cè)コ士蛇_(dá)到50%～70%。AB 法工藝對(duì)磷的去除一般認(rèn)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(tài)存在的, 隨著生物絮凝吸附作用的發(fā)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(rèn)為A 段中存在聚磷菌, 聚磷菌超量吸磷對(duì)磷的去除起一定作用,主要依據(jù)是溶解氧濃度的變化對(duì)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(chǔ)是取消初沉池后, 原污水中的微生物實(shí)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(huán)境下生長(zhǎng), 而這種環(huán)境非常適于聚磷菌的生長(zhǎng), 當(dāng)污水進(jìn)入A 段好氧環(huán)境后, 可出現(xiàn)較明顯的過(guò)度吸磷特征。A段是否存在聚磷菌過(guò)度吸磷作用還需進(jìn)一步研究確認(rèn)。污水經(jīng)過(guò)A 段處理進(jìn)入B 段后, 通過(guò)微生物機(jī)體的合成可進(jìn)一步去除部分剩余的磷。
與AB 法工藝對(duì)氮的去除相似, 雖然常規(guī)AB 法工藝對(duì)磷的去除率高于傳統(tǒng)活性污泥法, 但是出水磷含量一般達(dá)不到現(xiàn)行污水排放標(biāo)準(zhǔn), 無(wú)法滿足防止水體富營(yíng)養(yǎng)化的要求。
3、反應(yīng)容積問(wèn)題
AB 法工藝B 段的水力停留時(shí)間一般為2～6h。在如此短的時(shí)間內(nèi), 是難以完成脫氮除磷功能的。所以, 在將AB 法工藝改進(jìn)為具有脫氮除磷效果的工藝時(shí), 通常需要對(duì)原有設(shè)施進(jìn)行改建和擴(kuò)建, 以滿足脫氮除磷過(guò)程所必需的反應(yīng)容積。
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