摘要:漳州市东区污水处理厂采用标准AB工艺法,处理能力为10万m3/d,多年的运行结果显示,BOD5、CODCr、SS的去除率均达到设计要求,但在进水氮、磷浓度较高的情况下,出水往往不能满足有关标准对氮、磷指标的严格要求。针对本厂工艺特点和运行问题,对改进AB工艺强化其脱氮除磷能力提出几点建议,以期对该污水处理厂的新建、扩建和改建提供参考。
关键词:AB工艺,脱氮除磷,ADMONT工艺,A2/O工艺
漳州市东区污水处理厂一期工程建成于1999年,设计处理能力为10万m3/d,采用标准AB(Adsorption Biodegradation,生物吸附降解)工艺。该工艺是一种新型的两段法生物处理工艺,A、B两段串联运行。该工艺技术上的突破主要在A段,A段前省去了初沉池,使城市管网中菌群和A段曝气池污泥成为一个开放式生物系统,并在A段内部建立起独立的污泥回流系统,而B段则是普通好氧活性污泥法[1-2]。
与传统的活性污泥法相比较,AB工艺具有有机物去除效率高、基建造价投资低等优点,但AB工艺不具备深度脱氮除磷功能,其出水水质尚达不到防止水体富营养化的要求,这在一定程度上限制了AB工艺的推广利用[3]。随着我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中严格限制了排放水中氮、磷的浓度,尤其是磷,该标准的一级A标规定磷在1.0 mg/L以下,一级B标在1.5 mg/L以下。这就要求必须通过工艺改进以提高该厂氮、磷去除能力。
1工艺概况
漳州市东区污水处理厂项目系福建省“九五”计划的重点项目，亦是市委、市政府为民办实事和九龙江流域综合治理的主要工程。本项目自立项以来，即分成水处理工程和泥处理工程两个部分具体实施。水处理工程已于2000 年5 月建成并投入运行，现日均处理污水约6 ～ 7 万t，每天平均污泥产生量大约60 ～ 70 t ( 含水率80%) 。泥处理部分分成两期建设，一期已建成运行以带式压滤机将污泥脱水处理; 二期投资6700 万元，建设污泥厌氧消化系统对污泥处置，现该系统目前正在调试阶段。
2006 年以后，东区污水厂针对本厂污泥重金属没超标、有机质含量高的特性，制成有机肥在农业上有利用价值，以污泥为主要成分生产有机肥。这在一定程度上解决了污水厂污泥的出路问题，同时解决了污泥简单脱水外运填埋对环境的二次污染产生的问题。到目前累计处理污泥5 万多吨，实践证明，从污泥减量化、无害化、资源化的角度，我公司污泥处理和处置工作的方式在目前条件下是较为合理的方式。
漳州市东区污水处理厂，设计处理水量10 万m3 /d，其中工业废水约占2 /3 左右。原设计没有脱氮除磷功能，仅考虑在低负荷时具有部分硝化的能力。设计进出水指标如表1。
漳州市东区污水处理厂工艺流程图如图1
漳州市东区污水处理厂AB 法A 段吸附池是矩形推流式鼓风曝气池，水力停留时间平均为43 min，中间沉淀池采用2 座辐流式沉淀池，每个沉淀池的池深3 m，池直径为45 m，污水沉淀时间1. 5 h。B 段曝气池是矩形推流式鼓风曝气池，水力停留时间4. 3 h，最终沉淀池采用4 座辐流式沉淀池，池水深4 m，池直径40 m，污水沉淀时间3 h。
2 工程运行状况
近年来，漳州市东区污水处理厂处理水量及COD 削减量逐年递增，处理水量从2006 年的2345 万t 增加至2009 年的2602万t，增长率达11%，其中2009 年日均处理量7. 12 万t，全年新增处理量627 万t，全年COD 减排量5600 t，出水水质稳定达标。但是进水氮、磷指标依然较高，出水氮、磷指标特别是氨氮和总氮去除率较低。2011 年1 月至2011 年12 月实际进、出水水质月均值见表2。
3 工程改造的目标
环评验收后，经技术改造漳州市东区污水处理厂要求执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918 － 2002)一级B 标准，即BOD5 ≤20 mg /L，CODCr ≤60 mg /L，SS≤20 mg /L ，NH3 － N≤8 mg /L，TP≤1. 5 mg /L，TN≤20 mg /L。工程改造的目标是，该厂改造后处理工艺具有脱氮除磷功能，同时改造工程能最大限度地利用现有设施，尽可能减少改造的工程量。
4 工艺改造方案
强化城市污水脱氮除磷效果的途径较多． 一般可分为3类，即优化传统脱氮除磷工艺、强化运行参数控制和采用新工艺。对于本改造工程，因B 段曝气池的水力停留时间只有4. 3 h，若最终沉淀池的功能不变，则不可能将B 段改造成上述的脱氮除磷工艺。因而，在不对A 段、B 段做较大改变的前题下，可以考虑以下几种方案。
4. 1 ADMONT 工艺
ADMONT 工艺称为混合回流两阶段活性污泥法，该工艺流程图如图2 所示。
工艺通过图2 中的循环Ⅰ，将具有反硝化菌和吸附碳源的A 段活性污泥送至B 段，使B 段内丰富的硝化液脱氮，通过循环Ⅱ将B 段含有硝化菌的活性污泥回流至A 段，使A 段曝气池中存在的氨氮被硝化，从而实现了A 段、B 段的同时脱氮功能，降低了单位污水所需的池容。其次，ADMONT 工艺根据生物除磷的基本原理，通过循环II 实现了活性污泥在处理系统中交替历经厌氧( 或缺氧) 和好氧过程，从而利用了系统中聚磷菌在厌氧条件下释磷、在好氧条件下过量摄磷的除磷功能，使系统的除磷效果大大提高。
4. 2 A2 /O 工艺及其改良型工艺
A2 /O 工艺是在20 世纪7O 年代． 由美国的一些专家在厌氧，好氧法脱氮工艺的基础上开发的污水处理工艺［4］。为了达到脱氮除磷的目的，传统的A2 /O 工艺及倒置的A2 /O 工艺、改良的A2 /O 工艺都可以结合该污水处理厂的实际情况予以考虑，长期运行中，传统的A2 /O 由于回流污泥将硝酸盐带入厌氧池而影响了厌氧释磷，从而出现如反硝化菌和聚磷菌对碳源的竞争，硝化菌、反硝化菌及聚磷菌这3 类微生物的污泥龄不同等弊端［5］。使除磷效率降低。
倒置A2 /O 工艺和改良的A2 /O 工艺都是为克服传统A2 /O工艺的弊端而开发的改良型工艺。同济大学高廷耀课题组进行了系统的试验和理论研究。由张波首先提出了缺氧区/厌氧区/好氧区形式布置倒置A2 /O 工艺［6 － 7］，其工艺流程如图3 所示。
4. 3 SBR 工艺优化
SBR 工艺是通过程序化控制充水、反应、沉淀、排水排泥和闲置5 个阶段来实现对废水的生化处理由于SBR 法是在一个反应器中完成脱氮和除磷不同过程的，因此，为获得理想的脱氮除磷效果。必须对运行阶段进行合理的控制。为了保证除磷要求。让磷在厌氧阶段充分释放，进水期宜采用限量曝气一搅拌的方式。好氧阶段除进行有机物的降解，还需保证硝化和摄磷的溶解氧条件． 并需有足够的运行时间。为保证良好的脱氮效果。宜增加一道停曝搅拌过程． 在此阶段进行反硝化反应［8］。
5 讨论及结论
对于传统A2 /O 工艺，计算得到的缺氧池的停留时间需要2 h 左右，厌氧池需要1 h 左右。而该污水处理厂AB 法的A 段吸附池和中间沉淀池的停留时间总和为2. 3 h，B 段曝气池的为4. 3 h。如果将AB 法的A 段的吸附池和中间沉淀池改为厌氧池和缺氧池，而B 段的曝气池和最终沉淀池分别作为好氧池和二次沉淀池，那么，虽然好氧池的容积基本上满足要求。但吸附池和中间沉淀池的容积总和却不能满足厌氧池和缺氧池的总容积要求。而倒置A2 /O 工艺和改良A2 /O 工艺同样存在池容不足的问题，所以，从生化池的停留时问这一设计参数来看，若要改造成上述三种脱氮除磷工艺需要扩大池容，改造的工程量和费用较大。
而将B 段的曝气池改为间歇曝气( 青岛海泊河污水处理厂对B 段嵌入SBR ( 歇式曝气池) ) ，形成缺氧/厌氧/好氧的生物脱氮除磷环境，而A 段的功能不变。由于有机物在A 段被吸附去除，那么B 段脱氮除磷所需的碳源不足，影响了脱氮除磷的效果。但当从系统外补充碳源后，间歇曝气以强化AB 法脱氮除磷功能是可行的，但该研究尚处于小试阶段，而且B 段的水力停留时间较长，需要8 h。可见，此方案对于该污水厂AB 法工程的改造是不可取的。。
ADMONT 工艺中的两个循环所输送的污泥量仅占进水量的3%左右，与A 段和B 段的污泥回流量相比是很小的，其对A段中短世代期、高吸附絮凝性生物相的影响是很小的。虽然对上述循环所形成的混合微生物组成、性质及其在处理过程中的作用还缺乏深入的微生物学的研究，但从有关的研究及实际的运行结果来看，该工艺可同时实现脱氮除磷功能，其已在奥地利ADMONT/HALL 污水厂成功地投入运行。ADMONT 工艺在流程上与AB 法相似，仅增加了两个循环，正是这两个循环，使工艺具有了脱氮除磷功能，适合于AB 法工艺的改造，而且改造十分方便。只要在原AB 工艺上多设两套污泥输送管道，而不必增加污泥泵的容量，即可将AB 工艺改造成ADMONT 工艺。ADMONT 工艺可作为漳州东区污水厂一期工程AB 法工艺改造的选择方案，该方案改造的工程量小，对于原有的构筑物不需作任何改动，也就是池容和生化池的设计参数都不变，只需在A、B 段的污泥回流管道上各接出一段，分别伸至B、A段的生化池即可。
综合所述，本人认为ADMONT 工艺最适合此次的工艺改造。ADMONT 工艺在流程上与AB 法相似，仅增加了两个循环，正是这两个循环，使工艺具有了脱氮除磷功能，适合于AB 法工艺的改造，而且该方案改造的工程量小，对于原有的构筑物不需作任何改动，改造十分方便。(漳州市供排水管理处)
