污水厂AB法运行实践及分析.docx
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污水厂AB法运行实践及分析
深圳滨河污水厂AB法运行实践及分析
滨河污水处理厂总处理能力为30×104m3/d，分三期建设，一、二期工程均采用推流式吸附再生法（二级处理）。
三期工程的处理量为25×104m3/d，采用AB法，B段为三槽交替式氧化沟，运行至今已两年。
1设计概况
三期工程的设计指标见表1。
表１ 三期工程的设计指标
项目
进水（mg/L）
出水（mg/L）
处理效率（%）
BOD5
150
10
93
CODcr
250-300
60
≈80
SS
150
10
93
TN
30
10
67
TP
4
0.5-1.0
≈80
1998年—1999年的实际运行水质情况见表2。
表2 1998、199年运行水质情况
年份
COD
BOD5
SS
TN
TP
进水
出水
进水
出水
进水
出水
进水
出水
进水
出水
1998
691
33
241
14
421
18
31
21
4.3
2.0
1999
778
38
266
8.9
516
19.3
36.6
18.7
5.6
2.03
2A段曝气池
A段的HRT为33min，污泥浓度为2000mg/L，在好氧或兼氧状况下运行。
控制池中的供氧状况可在一定程度上控制其BOD5的去除率，平均为50%～60%，最高达75%，其污泥负荷为2.5kgBOD5/（kgMLSS·d）。
由于A曝前没有初沉池，进水饱含高活性、低级原核细菌，它们在A段的高负荷条件下处于对数生长期，并能在很短的时间内大幅度地降解去除水中的有机物，同时产生大量的污泥。
A段泥龄短、更新快，因而使A段污泥无需再生即可具有持续的吸附能力。
A段较高的细菌密度和足够的接触时间，以及原水中带有活性质粒细菌的不断接种，创造了有利于细菌遗传变异的条件，从而使A段污泥对污水中的毒物、pH及其他环境因素的影响具有较强的适应能力。
3B段氧化沟
通过A段的处理，进入B段的有机物主要是易与被微生物所吸收利用的溶解性物质，与常规工艺相比，B段污泥活性成分较高，在相同污泥负荷下B段的F/M值实际要低些，因此泥龄较长，生物相丰富。
三槽式氧化沟是带有沉淀功能的曝气池，由建在一起的三条氧化沟组成一个单元。
在每条氧化沟中均布置有一定数量的转刷，以达到曝气和环流的要求。
三条氧化沟与配水井相互连通，该配水井有三个自动控制的出水堰，可调节进入每沟的流量，三个氧化沟是互相连通的，通过建在两边二个氧化沟上自动控制的出水堰，使污水顺利地从一个氧化沟流到另一个氧化沟。
三槽式氧化沟的基本运行方式分为六个阶段：
①阶段1
通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅使沟内污泥以悬浮态环流，DO则不足以使沟内有机物全部氧化。
此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。
同时，沟内自动调节出水堰上升，污水通过连通孔进入第二沟。
第二沟内的转刷在整个阶段内均以高速运转，混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮。
处理后的污水通过连通孔进入第三沟，混合液在第三沟中泥水分离，上清液通过已降低的出水堰从第三沟排出。
②阶段2
当污水从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转，并逐步成为富氧状态。
在第二沟内处理过的污水进入第三沟沉淀，上清液通过第三沟出水堰排出。
③阶段3
污水仍然从第二沟进入。
第一沟的转刷停转，开始预沉淀进行泥水分离，直至该阶段末端，泥水分离过程结束。
在该阶段，污水仍然由第二沟进入第三沟，上清液仍然通过第三沟出水堰排出。
④阶段4
污水从第二沟流入第三沟，第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高。
同时，第三沟内转刷开始以低速运转，污水从第三沟流向第二沟，在第二沟曝气后再流入第一沟。
此时第一沟仍作为沉淀池，处理后的上清液通过第一沟已降低的出水堰排出。
阶段4与阶段1相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟。
⑤阶段5
污水从第三沟流入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行，以保证在该阶段末端有余氧。
第一沟仍作为沉淀池，上清液通过出水堰排出。
阶段5与阶段2类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。
⑥阶段6
该阶段基本与阶段3相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。
该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而改变。
4AB法的运行效果与特点
4.1抗冲击能力
从1999年8月—2000年2月，滨河厂三期进水平均BOD5、SS分别为273mg/L、535mg/L，水量在（19～23）×104m3/d范围，使得进水负荷大大超过原设计负荷。
然而，出水一直达标排放（三项常规项目已达国家排放一级标准），运行稳定，究其原因一方面与滨河厂加强工艺运行控制、管理经验较丰富有关；另一方面则是工艺的本身，因A段发挥的主要作用是物化过程，与生化过程相比，它受毒物、负荷及pH等因素变化的影响较小，因而去除效果稳定，一定程度上对B段有保护作用。
4.2对氮、磷的去除
在B段，由于泥龄较长，可能使世代时间较长的硝化菌在污泥中所占的比例得以提高；另外，A段对进水中BOD5的大幅度去除，使硝化菌对氧的竞争应处于比较有利的地位，B段的硝化速度也会因此大大提高，再通过氧化沟运行模式中1、4阶段的反硝化脱氮，滨河厂1999年TN的平均去除率为50%左右。
磷在水中的存在包括正磷酸盐、聚磷酸盐及有机磷三种，A段在兼氧条件下，通过厌氧释磷、好氧吸磷能比较彻底地去除存在于SS中的有机磷和水中的胶态磷，滨河厂A段磷的去除率为20%～30%。
细菌对水中磷的吸收基本取决于厌氧释放的程度，如释放得比较彻底，在好氧条件下会有相当可观的摄磷现象，污水刚进入氧化沟1、4阶段，几乎一直处于厌氧状态，污水中的磷释放比较彻底，由于其他几个阶段供氧较充分，微生物则会进一步吸收污水中的磷。
滨河厂AB法运行实践证明：
1999年磷的去除率平均为64%，其中最高可达80%。
4.3对难降解有机物的去除
根据滨河厂的运行实践，A段中出现了COD去除率比BOD5高的现象，这是由于原水中一些可检测到的COD物质（BOD5测不到）在A段的兼氧条件下被微生物分解成较易生化的有机物。
总之，通过以上的分析，为了使A段原核微生物充分发挥作用，应为细菌提供较高的有机负荷，增加细菌的代谢能力。
5运行中出现的问题
1999年下半年随着三期水量的逐月增加，氧化沟溶解氧明显不足。
随着污泥浓度的增加（在设计要求范围中），污泥指数也增加，即污泥的沉降性能也变差，通过镜检发现有较多的丝状菌，污泥结构松散，密实性较差。
出现这种情况，可从两个方面进行考虑，即供氧和供营养条件。
据1999年8月—2000年2月的统计，氧化沟进水平均BOD5为102mg/L，大于设计要求64mg/L，说明微生物营养供应合理。
对于供氧对污泥性能的影响，在现场做了一个试验，即通过大量排氧化沟的剩余污泥，间接提高氧化沟的DO，再观察氧化沟的污泥沉降性能。
结果与排泥前的情况相比，排泥后的氧化沟整体DO有所提高，从边沟转刷处测得的DO较高，表明充氧效率改善，同时测得SV为17%（排泥前为50%）。
由此看来，DO的影响是直接原因，这可通过1999年每月TP的处理情况得到佐证（见表3）。
表31999年1--11月处理水量及TP去除情况
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
处理水量
258
233
300
290
418
459
465
584
643
679
612
TP
（mg/L）
进水
5.1
7.3
5.4
5.2
6.32
3.33
6.58
7.54
5.02
5.18
4.9
出水
2.97
2.4
2.75
5.47
2.2
1.6
1.8
1.8
1.45
1.41
1.58
注上半年由于中沉池刮泥桁车及A曝曝气头改造，使污水部分超越进B段
从表3可看出，随着水量的增加和DO的降低，TP的去除效果增加，由于氧化沟的亏量供氧，造成氧化沟中更多的厌氧或近似厌氧的反应时段，使细菌受压抑并释放磷的反应比较彻底，在经过近似好氧区时，细菌能比较快速、充分地吸收并富集于体内，故除磷效果提高，出水中TP的含量降低。
6情况分析和采取的措施
氧化沟供氧不足，是造成氨氮硝化不好，总氮去除效果较差的主要原因。
整个氧化沟DO浓度为0.4～1.0mg/L，但对BOD5的去除影响不大，因为在DO＞0.3mg/L的情况下好氧菌也能正常地分解有机物。
一般应控制DO在1.5～2.0mg/L以上，低于0.5mg/L时则硝化完全停止。
亏量供氧使氧化沟厌氧段增多，磷释放应该比较彻底，但实际上整个氧化沟溶解氧基本上低于1mg/L，没有形成真正的好氧区域，所以细菌对磷吸收还不够充分，故TP的去除率未能达到设计标准。
针对氧化沟供氧不足的问题，可根据氧化沟运行方式灵活多变的特征调整运行模式，如缩短半个周期的预沉时间，即预沉时间由原来的1h缩短为45min，这样每天增加转刷充氧时间1.5h，运行周期由8h提高到12h。
另外还可增加高速转刷的运行时间，调整中、边沟进水的时间分配［控制污泥负荷在0.15kgBOD5/（kgMLSS·d）］。
通过调整测得的NH3-N、TN和TP数据见表4。
表4去除氮、磷的实测平均值
月份
1999年前11个月
1999年12月——2000年2月
NH3-N
进水
24.4
29.9
出水
16.6（32%）
16.9（44%）
TN
进水
37
45.6
出水
19.2（48%）
17.6（61%）
TP
进水
5.6
5.3
出水
2.0（64%）
0.8（84%）
由表4可知，调整后的NH3-N、TN去除率比调整前提高1成多；TN去除率已达到设计标准，TP去除率为84%。
7结论
综上分析，进水有机负荷的增加应是氧化沟充氧不足的直接原因，可通过调整氧化沟的运行模式使TN、TP去除率基本达到设计标准。
由于进入滨河厂的污水偶尔含有垃圾填埋厂排放的垃圾渗滤液，这样使得进水水质波动的范围更大，现正积极摸索，积累经验，使整个AB系统更加稳定地运行。
窗体顶端
深圳滨河污水厂三槽氧化沟工艺
深圳市滨河污水处理厂（以下简称为滨河厂），占地面积13.60hm2，日处理能力30×104t，是深圳市主要污水处理厂之一。
工程服务面积27.5km2（含罗湖及福田两区的部分地区）、人口约45万人。
滨河厂以处理生活污水为主，达标后出水就近排入深圳河。
整个工程分三期建成，一、二期各25×104t/d（1988年投产），三期25×104t/d，1996年系统建成投入运行。
滨河三期工程具有处理规模大、占地面积小、主要设备自控系统较为先进、基建费用低等特点。
三期污水处理流程见图1。
1.三期工程工艺流程的选择
①由于城市建设和经济迅速发展，人口和污水量不断增加，深圳水体污染加剧，深圳河（湾）水质日趋恶化。
因此，三期工程的处理标准比一、二期（常规活性污泥法）高，要求出水SS≤10mg/L,BOD5≤10mg/L，并增加了除磷脱氮的要求。
为适应规模比较大、处理标准高、建设用地紧的情况，设计单位做了4个方案，综合各方案的优点确定其主体工艺为AB法，B段三槽交替氧化沟具有除磷脱氮的功能。
②AB法是将传统的活性污泥法分为二段串联，各自形成自己的生物优势。
A段以极高的有机负荷和很短的泥龄运行，充分利用微生物分解有机物初期的吸附降解作用，约0.5h内去除大量有机物。
经A段处理后的污水进入B段，B段是在较低的有机负荷和较长的泥龄状态下运行，经过有机物的分解、硝化、反硝化，达到出水要求。
AB法具有处理时间短、去除效率高等特点。
A段由曝气池、中间沉淀池及回流污泥泵房组成。
B段采用三槽式氧化沟工艺。
2.三槽式氧化沟运行及基本原理
三槽式氧化沟是带有沉淀功能的氧化沟，同建在一起的三个氧化沟组成一个单元。
在每个氧化沟中均布置有一定数量的转刷，以达到曝气和环流的要求。
三个氧化沟通过配水井相互连通，该配水井有三个自动控制的出水堰，可调节进入每沟的流量。
基本运作方式分为六个阶段：
阶段A：
通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。
此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。
同时，沟内自动调节出水堰上升，废水与活性污泥通过接管进入第二沟。
第二沟内的转刷在整个阶段内均以高速运转，此时废水与活性污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。
沟内转刷则处于闲置状态，此时第三沟仅作沉淀池，使泥水分离，处理后的污水通过已降低的出水堰从第三沟排出。
阶段B：
污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。
开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量的增加，逐步成为富氧状态。
在第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的废水通过出水堰排出。
阶段C：
第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分离过程结束。
在C段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。
阶段D：
污水入流从第二沟转入第三沟。
第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高。
同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起从第三沟流向第二沟。
在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第一沟仍作为沉淀池。
阶段D与阶段A相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。
阶段E：
污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行，以保证在该段末端内有余氧。
第一沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过该出水堰排出，阶段E与阶段B类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。
阶段F：
该阶段基本与阶段C相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。
该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而改变。
3.三槽式氧化沟运行情况及评价
①从1997年运行情况统计：
三期工程出水SS≤10mg/L，BOD5≤10mg/L，出水水质满足设计要求；
②三槽式氧化沟占地面积少，集曝气、二沉、污泥消化为一体，设备先进，自动化程度高，管理人员少，工程造价及运行费用低；
③三槽式氧化沟处理效果同一般二级污水处理厂，处理过程中具有除磷脱氮功能，出水水质稳定；
④三槽式氧化沟池中污泥泥龄可达15～20d，污泥性质稳定；
⑤三槽式氧化沟因单池体积大，对冲击负荷的适应能力强。
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