| 牛學(xué)義
(山東省濟(jì)寧市城市排水管理處) 1975年，在AB工藝的最初發(fā)明研究階段，德國亞琛工業(yè)大學(xué)的研究人員首先在德國的魯爾區(qū)工業(yè)城市克艾佛爾德(Krefeld)建立了中試AB工藝污水處理廠。由于污水中含大量工業(yè)廢水，使用常規(guī)生物處理工藝極不穩(wěn)定。經(jīng)過大量試驗(yàn)后決定使用AB工藝來設(shè)計處理能力為80萬人口當(dāng)量值(150L/人口當(dāng)量值)的克艾佛爾德污水處理廠，1981年投入運(yùn)行。
污水處理廠的進(jìn)水50%以上來自于商業(yè)和工業(yè)，如：金屬加工、冶金、紡織、化學(xué)、食品加工、化肥等。過去進(jìn)水水質(zhì)變化很大，pH值也經(jīng)常有較大波動(1988年測得的值為：COD=300～2 800mg/L，pH=2.5～10.5)。該廠的運(yùn)行參數(shù)及處理效果見表1、表2。 表1 克艾佛爾德污水廠擴(kuò)建前、后的參數(shù)比較 | 參數(shù) | 1977年 | 1989年 | | BOD5負(fù)荷（kgBOD5/d） | 48000 | 72000 | | 進(jìn)水量（m3/d) | 143000 | 18000 | | 最大旱季流量（m3/d) | 244800 | 24000 | | 最大雨季流量（m3/d) | 391680 | 578880 | | 氮負(fù)荷（kg/d) | -- | 10800 | | 磷負(fù)荷（kg/d） | -- | 1800 | 表2 出水標(biāo)準(zhǔn)和克艾佛爾德廠的出水水質(zhì)mg/L | 參數(shù) | 出水標(biāo)準(zhǔn) | 年平均值 | | BOD5 | 15 | 1.16 | | COD | 75 | 25 | | NH4+ | 10 | 0.14 | | TN | 18 | 5.45 | | TP | 1 | 0.19 | 克艾佛爾德城市排水體制是雨污合流制，旱季污水在管網(wǎng)中的停留時間較長，所以在管網(wǎng)中已存在厭氧生物處理過程。 1 工藝描述 1.1 工藝流程
進(jìn)水泵房原由4臺螺旋泵組成，為了保證泵的最大輸送能力，后增加了潛水泵。粗格柵的格間距為15mm，由格渣壓榨機(jī)對格渣壓榨。
A段曝氣池由三個通道構(gòu)成，后通過將雨水池改建為A段曝氣池增加了1/3的容積，重新擴(kuò)建了1/3的中間沉淀池并增加了50%回流污泥泵的輸送能力，擴(kuò)建了回流污泥流過的細(xì)格柵。在回流污泥循環(huán)單元，為了優(yōu)化生物除磷過程，在細(xì)格柵的后面又增加了4 400m3的厭氧池，以減少B段的化學(xué)沉淀過程。
為了達(dá)到生物脫氮的目的將B段改為AO(缺氧—好氧)生物處理段，因此將B段曝氣池的容積從32000m3擴(kuò)建為85800m3。新B段曝氣池由串級前置反硝化厭氧池和好氧池組成，使用微孔曝氣并帶有攪拌槳輔助混合，根據(jù)處理要求可使池內(nèi)的硝化和反硝化過程達(dá)到最佳。同時，缺氧串級前置池內(nèi)可出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，形成厭氧—缺氧—好氧(A2O)工藝狀態(tài)，增加了生物除磷的可能性；另外，為使出水中的磷達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在B段曝氣池內(nèi)還可以加入鐵鹽，進(jìn)一步化學(xué)除磷；對于最終沉淀池，除充分利用原有的沉淀池，將其容積從40800m3增加到43350m3外，擴(kuò)建了容積為20000m3的4個新池，使最終沉淀池的容積增加了50%。
為了使出水水質(zhì)更可靠地達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在最終沉淀池后又增加了多層絮凝過濾段，此處理段有以下功能：①可進(jìn)一步去除懸浮固體；②通過絮凝過濾可進(jìn)一步除磷，使出水磷＜1mg/L；③可進(jìn)一步去除水中的溶解物。共使用了24個過濾小室，總過濾面積為1500m2。將絮凝劑加入預(yù)曝氣的污水中，然后污水再從上部流經(jīng)絮凝過濾床。
1.2 污泥處理
擴(kuò)建污水處理廠最基本的目的之一是新建一套污泥消化系統(tǒng)。為了減少消化池的體積，必須將B段的一部分剩余污泥在離心機(jī)內(nèi)濃縮，使其干固體濃度從0.9%提高到7.9%，使用污泥預(yù)機(jī)械濃縮后所需消化池體積可比未使用時減少35%。只經(jīng)過重力預(yù)濃縮A段的剩余污泥與經(jīng)離心機(jī)濃縮的B段剩余污泥一起用泵打入消化池后的平均干固體含量約為6.2%；污泥經(jīng)消化后的有機(jī)物含量從69%降為44%。
消化后的污泥經(jīng)重力濃縮、機(jī)械濃縮和干燥后成為粒狀(含水率為5%)，然后在污泥焚燒爐內(nèi)焚燒。干燥后的污泥體積小，易于堆放儲存，有利于協(xié)調(diào)污水處理部分和污泥焚燒爐單元相互依賴的運(yùn)行關(guān)系。
1.3 廢氣處理
由于污水在排水管內(nèi)長時間的滯留，水中的化合物發(fā)生反應(yīng)，生成H2S氣體并大部分從進(jìn)水泵房和A段曝氣池排出，造成氣味難聞和腐蝕。采取下列措施處理其廢氣：
① 將有關(guān)構(gòu)筑物覆蓋；
② 為了減少覆蓋區(qū)內(nèi)的廢氣濃度，不斷將其收集排除；
③ 將帶有廢氣的一部分空氣曝入到A段曝氣池內(nèi)，另外一部分廢氣經(jīng)生物過濾池內(nèi)生物處理后排空；
④ 提高構(gòu)筑物和機(jī)械電器設(shè)備的防腐等級。
1.4 基本技術(shù)參數(shù)
克艾佛爾德污水處理廠處理單元的基本參數(shù)如下：
A段曝氣池：
總體積VA=8400m3
體積負(fù)荷L=8.6kgBOD5/(m3·d)
停留時間T=21min
比體積=47L/m3污水
中間沉淀池：
總體積V=15300m3?
停留時間T=1.5h
表面負(fù)荷q平均、旱季=1.9m3/(m2·h)
比體積=85L/m3污水
B段曝氣池：
總體積VB=85800m3
體積負(fù)荷L=0.3kgBOD5/( m3·d)
停留時間T=8.5h
比體積=517L/ m3污水
最終沉淀池：
總體積V=64300m3
停留時間T=6.4h
表面負(fù)荷q平均、旱季=0.47m3/(m2·h)
比體積=357 L/m3污水
絮凝過濾床：
最大過濾面積A=1500 m2
過濾速率v=17.5m/h
停留時間T=1.5 h
比面積=0.008 33 m2/ m3污水
比體積=85L/ m3污水
污泥消化部分：
消化池體積V1=28300m3
重力濃縮池體積V2=4600m3
消化池體積有機(jī)干固體負(fù)荷L=2.2kg/(m3·d)
比體積=183 L/ m3污水 2 運(yùn)行結(jié)果 1995年11月—1996年2月，對COD、氮和磷的去除進(jìn)行了測定。
2.1 COD
COD的去除率為：ηA段=52%，ηB段=91%，η過濾=14%，η總=96.2%。根據(jù)260 d的混合取樣得出的COD平均出水濃度為25mg/L。
2.2 氮的去除
A、B段進(jìn)、出水氮濃度見表3。 表3 A段和B段曝氣池內(nèi)的進(jìn)、出水氮濃度比較 | 化合氮的類別 | 進(jìn)水氮化合物比例及濃度 | 中間沉淀池出水氮化合物比例及濃度 | 絮凝過濾床出水氮化合物比例及濃度 | | NH4+-N | 45%(33.91mg/L) | 76%(39mg/L) | 2%(0.13mg/L) | | NO3--N | 25%)22.17mg/L) | 1%(0.51mg/L) | 73%(4.6mg/L) | | NO2--N | 2%（1.77mg/L) | 0% | 1%(0.06mg/L) | | 有機(jī)物 | 28%（24.84mg/L) | 23% | 23%(1.45mg/L) | | TN | 88.7mg/L | 51.3mg/L | 6.3mg/L | | A、B段和過濾段去除率 | | 42.16%(A段） | 92.89%(總?cè)コ剩?/td> | 從表3看出，A段進(jìn)水的NO3-含量已很高，進(jìn)水中的NO3-來源于原城市污水或是在城市管網(wǎng)中產(chǎn)生，A段去除了其中的一部分NO3-。
B段曝氣池所采用的是除碳和脫氮的前置反硝化(缺氧段位于好氧段之前)，脫氮過程是通過含氮化合物的氧化(硝化)和NO3-的反硝化(NO3-生成N2)過程來實(shí)現(xiàn)的，其硝化和反硝化過程十分徹底，反硝化可保證出水中的NO3-濃度＜5mg/L(見表3)。出水氮濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)(6.3mg/L)。1995年總氮的平均去除率ηA段=42%，ηB段=88%，η總=93%。
2.3 除磷
在克艾佛爾德污水處理廠，除了B段化學(xué)除磷外，主要是A段和B段曝氣池內(nèi)的生物過程除磷，一般不需再向過濾床內(nèi)加入藥劑就可達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。濾床出水的年平均值為0.19 mg/L。1995年總磷的平均去除率為：ηA段=64%，ηB段=91%，η過濾=88%，η總=93%。
2.4 氮的去除測定
通過污泥不可能對總氮進(jìn)行精確分析，無機(jī)氮值可從已得到的總值進(jìn)行估算，但通過總氮或無機(jī)氮并不能對氮進(jìn)行平衡分析。在曝氣池的生物降解過程中，氮的總量測定明顯滯后，由于在反硝化過程中NH4+-N和N2的釋放，使有關(guān)數(shù)據(jù)只能通過測量差值來測定，造成平衡測定十分困難，只能從A、B段曝氣池中取出的剩余污泥中估算總氮負(fù)荷。1995年，在克艾佛爾德污水處理廠的各個取樣點(diǎn)取得255個試樣，對總氮進(jìn)行了重點(diǎn)測定。計算表明，進(jìn)水中氮負(fù)荷的20%是由回流帶入的；A段去除約43%的氮，其中大約20%是通過進(jìn)水帶入的NO3--N的反硝化作用去除的。
每天流入B段的總氮量為5300kg，污水處理過程可去除93%的氮，其中反硝化過程可去除75%，其余通過剩余污泥去除。
克艾佛爾德污水處理廠的總氮去除率為93%，在A、B兩段內(nèi)，A段可去除大部分的氮。如果來自于厭氧段的回流水能在最佳的環(huán)境條件(溫度，合理的N、P、C比)下充分硝化，則A段生成的-N和N2的釋放，使有關(guān)數(shù)據(jù)只能通過測量差值來測定，造成平衡測定十分困難，只能從A、B段曝氣池中取出的剩余污泥中估算總氮負(fù)荷。1995年，在克艾佛爾德污水處理廠的各個取樣點(diǎn)取得255個試樣，對總氮進(jìn)行了重點(diǎn)測定。計算表明，進(jìn)水中氮負(fù)荷的20%是由回流帶入的；A段去除約43%的氮，其中大約20%是通過進(jìn)水帶入的NO3--N將會進(jìn)行反硝化，進(jìn)而被去除。 3 結(jié)論 克艾佛爾德污水處理廠的運(yùn)行結(jié)果表明：改進(jìn)的AB工藝可達(dá)到對污水的深度處理，使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，處理效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，費(fèi)用低。
作者通訊處：272145 山東省濟(jì)寧市共青團(tuán)路5號 濟(jì)寧市城市排水管理處
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(收稿日期 1999-01-04) | 
