AB工艺经济性及其应用龚辉

1992年第3期环坛升乳我未总第58期AB工艺经济性及其应用龚辉陈忠正武汉工业大学摘要:本文通过对AB工艺净化污水机理的分析,主要阐述了其经济性,并提出该工艺作我国应用的可行性及应用方式。前言AB工艺系吸附生物降解工艺(Ad“。rP-tionBiodegradation)的简称,由联邦德国亚琢工业大学B.B6hnke教授于七十年代中期发明,八十年代初开始应用于工程实践。目前,AB法在欧洲已经得到广泛应用,到1987年止,已有22家AB法污水处理厂投入运行,21家在规划和建设之中。近年来,人们在不断寻求高效低能耗的污水处理新工艺同时,已经注意到了AB法。国内最早对AB法的综述性报导始于八十年代中期,迄今为止,AB法在我国经历了三个阶段:(1)对AB工艺的特征、运行机理、过程稳定性等进行了详尽的报导“〕〔,13[,川。(2)为数不多的单位对AB法处理城市污水、工业废水进行了一定规模但主要是小试试验研究。如中国市政工程华北设计院、同济大学、清华大学、武汉工业大学等单位已经或正在分别对城市污水、垃圾渗滤水、印染废水、炼油厂含碱污水进行研究。(3)国内部分城市污水处理厂(如山东泰安,济南、青岛海泊河城市污水厂)在引进西德AB工艺技术某础_1几,正在进行设计或施工。可见,AB工艺在我国污水处理领域已经呈现出一定的开发应用趋势。为了充分认识AB工艺在我国之实用性,本文着重探讨该工艺的经济性及其在我国应用特点、方式。1AB工艺的主要特征及净化机理AB工艺的主要特征体现在下述三个方面:(1)A级污泥负荷很高,一般对城市污水可达2一6kgBOD:/kgMLSS·d;l手rzB级则以常规负荷(0.1一0.k3gBoD。/kgMLSS·d)运行。A级和B级设计水力停留时间分别为30~40分钟和2小时。(2)整个系统不设初沉池,使A级成为一个能接受城市下水道中微生物的开放性系统。(3)A级和B级的微生物群体特性明显不同,并通过互不干涉的两套回流系统严格分开。正是由于以上特点使得AB工艺(主要指A级)具各与传统的单级活性污泥法完DOI:10.19672/j.cnki.1003-6504.1992.03.009全不同的净化机理。有关AB法的A级净化机理目前尚在进一步研究中。发明者B.BOhnlce教授认为,A级主要是通过絮凝物,菌胶团对有机物的絮凝吸附作用去除BoD,而由氧化分解法去除BOD所占比例小。所谓“絮凝物”是由原污水中经筛选生存下来的具有良好自发絮凝性的微生物絮凝而成,它构成了A级净化功能的中心。国内有关试验结论一也证实了这一点。〔`〕一般,A级对BoD去除率可高达40一70%,其中,三分之二属生物吸附去除,三分之一属生物降解去除。这主要是由于污水在A级曝气池中停留短暂,大多数被吸附的有机物还来不及分解就被排至中间沉淀池迸行泥水分离。实质上在A级实施了短时间内有机物从液相到固相(有机工艺污泥)的转化。AB工艺的B级与传统单级活性污泥法无多大差异。不过,正是由于A级的特殊运行机制使得B级所承受的污染负荷较低且较稳定,各种冲击负荷将不再影响B级运行,这对工业废水处理更为有利。2AB工艺的经济性AB工艺的特殊净化机制决定了其具有一定的经济性,这主要体现在投资省和节能两个方面。表1是对传统单级活性污泥法与AB法主体构筑物设计HRT的比较。该比较基于以下两点:(1)由于AB法曝气池混台液SVI一般较低,污泥易沉降,其后续沉淀池设计HRT可稍低;表1传统单级活性污泥法与AB法主体构筑物HRT比较子。统单级活性污泥法】AB法气A曝构筑物HRT(hr〕初沉他}曝气池}二沉池级池中沉池4~6j1.B级曝气池2~4终沉池(2)由于B级曝气池所承受有机物总量减少了40一70%〔2),故在容积负荷一定时,其所需池体小,亦即HRT较单级活性污泥法曝气池要短。由表1可见,初沉池设计HRT与A级曝气池和中沉池总的设计HRT相近,处理规模相同时,两者投资无多大差异。单级活性污泥法设一计HRT与AB法B级曝气池和终沉池总设计HRT也接近,处理规模相同时,两者投资也无多大差异。因此,AB工艺较传统单级活性污泥法可省去二沉池的投资,据推算,AB工艺一可省20~30%基建投资。AB工艺的节能潜力又体现在以下两方面。一般认为,A级能去除40~70%的BoD,若以50%计,其中三分之一二属于生物吸附去除而不需耗氧,若以传统帕吸活性污泥法曝气能耗为Ik司l/kgBOD计,则AB工艺去除每公斤BOD可节省电耗为:1`50%又2/3Xl=0.33kwh/kgBoD奥地利Salzbarg的Siggerwieson污水厂采用AB工艺,其电耗为o.77kwh/kgBOD〔“〕。这也就是说,处理规模为10万吨的AB法污水厂(入流BOD:为20omg/L)每年可省电耗240万度。此外,由于A级污泥产率高且污泥中有机物含量可高达65%以上`”,如果污泥厌氧消化工艺能维持较正常运行,则产气率和产气量也必然增加。沼气用于发电和供热能使污水处理厂的能源得到部分或全部自给。综合以上两方而因素,AB法污水处理厂较传统单级活性污泥法处理厂可节省运行费用20%左右。3AB法在我国应用前景任何一种新技术的发展都离不开其特定的环境条件,AB法作为一种污水处理新技术也是这样。尽管目前AB法在欧洲已经得到较大规模的推广应用,但其在我国要应用好这一技术,笔者认为应注意以下几方面的问题。首先,我国城市污水水质与欧洲相差较远,这主要体现在城市污水中BoD。浓度的差异。对欧洲24个AB法城市污水处理厂的进水BOD。浓度值进行统计,结果表明:45.9%、33.3%及20.8%的处理厂其污水BODS浓度分别大于300mg/L、介于20omg/L与300mg/L之间及小于200mg/L。而我国城市污水BOD。大多只能达到200mg/L。这样,进水中微生物占A级曝气池中微生物总量百分比也就存在差异,由于A级去除率高低与进水微生物量相关,这将在一定程度上影响A级有机物去除率。王宝贞教授在对西德众多的AB法污水处理厂进行考察后认为:低有机物浓度下AB工艺特性是我国AB法研究主要方向之一。其次,尽管在工业废水和某些城市污水中,已经适应污水环境的微生物浓度很低或微生物絮凝性很差,能否通过维持A级一定污泥浓度以保证A级在较短时间内仍具有较高的有机物去除率,同样是值得研究的课题。这样,AB工艺将在中等浓度较易降解的工业废水处理领域得到广泛地推广应用。钱易教授认为:AB法在工业废水领域的应用也是我国AB法研究方向之一。此外,在AB法工艺运行过程中,一定要严格按其有关工艺参数操作。诸如污泥负荷、HRT、Do的控制等。如国内某厂含碱污水的AB法处理工艺,由于污水量未达到设计规模,使得A级曝气池HRT为常规值的10倍左右,这样,尽管系统出水能满足要求,但曝气时问太长,能耗大(约为2.58kwh/kgCoD)。囚此,实际上变成了一套两级活性污泥法而不能体现AB工艺的优势。AB法可用于已建传统活性污泥法处理厂的改造及新的二级污水处理厂的设计,对于为数众多的工业废水处理,也具有广泛的推广应用前景。目前,我国已建二级污水处理厂普遍而临着“超负荷”或“建得起、用不起”的问题。若把它们改造成AB工艺就能较大幅度提高污水处理能力或降低运行费用。对一城市污水处理厂只要把原沉砂池或初沉池的某一个改动为A级曝气池,其余初沉池作为中间沉淀池,再另建一套A级污泥回流系统即可。对工业废水处理站,只要在原有生化处理装置基础上,再建一套规模较小的A级曝气池和沉淀池(或利用废弃池子改造),这样就可以大大缓和因污水水质和水量提高而带来的不利。德国和奥地利的生产性实践证明此法行之有效,改造投资省,经济、环境效益显著。此外,目前我国要建设大型污水处理厂往往由于资金不足而必需分期建设。结合AB工艺特性,可考虑采用以下分期实施方案:第一期:建没具有半生物效应的机械处理设施,即AB工艺的A级;第二期:续建AB工艺的B级。在该实施方案中,先建AB工艺的A级既能缓和建设资金不足问题,又能使大量污水得到较大程度地处理。因为尽管A级BoD。去除率只有60%左右,但由于A级曝气池HRT短,电耗少,故处理单位BoD。的费用及基建投资都很低,低于普通活性污泥法的一半。待资金充足时,再续建B级。以上方案特别适合我国国情,能带来巨大的环境与社会效益。(下转第39页)废水经UASB反应器后CoD从359/L降至到1.5~3.09/L,BoDS从239/L降至19/L左右。经好氧生物处理后,CoD降到20omg/L以下,BoD。降至60mg/L。UASB反应器沼气产率达至11Zoms沼气/m,(池)·d,气水比达到17。2.采用UASB反应器部分出水回流,可促进厌氧消化进程,从而提高UASB反应器的有机负荷和沼气产率。3.厌氧(UASB)—好氧联合工艺处理洒精糟废水,其出水COD采用标准爪铬酸钾法测定{{寸,应排除亚硝酸盐的干扰。参考文献〔l〕〔2〕〔3〕〔4〕郑元景等编著,污水厌氧生物处理.Lettinga.G.Biotech.Bioeng.22(2).699.1980。旧〕井出哲夫等编著,水处理工程理论与应用.第四届国际厌氧消化(沼气)讨论会论文华.中国广州,1985.ASTUDYONTHEBIOCHEMICALTVEATMENTCHARACTEROFAICHOIDREGSWASTEWATER。GuanWeishengZhuJunhuangDoPa,tmen才ofEnz,fronoenralEn夕f”eeri。夕尤fanHf刀hIns,ftuteAbstractT人`5PaP。r`s:*ud`edrhealeholdre夕:wa;fewarerb夕anae,ob`e(U刀S丑)一aerobfcbfolo口ieal矛rear从e”reharaererarthe阴ode:atete从Pe,at“re.A夕oodtreat从e”tresZ,It￡:ga`nedaodp;esent::o巾epo`。t:ofv`ewaboute。:ta`。ph。”ooe、a`。t丙e。二pori州eot.(上接第34页),考文献〔l〕〔2〕〔3〕郑兴灿,`AB工艺的运行原理与特性”《中国给水排水》一989v0I.No6邱慎初,“AB污水处理工艺”《中国给水排水》1991voz.7Nor杨宝林“AB两级曝气系统及其应用情况”《给水排水选辑》(湖北省给水排水技术价报站)!。。o,Nos〔4〕李志强、高延耀,“AB法污水生物处理技术”《上海环境科学》198了.N训〔5〕B.BOhnke,“Da,AB~VerfahreoZurBio-logisehenAbwasser~Beinigung”,Aachen(1987)(德英对照)39