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1、ab污水处理工艺污水处理中的“AB 法”工艺，简言之就是分作A 和B“两阶段曝气”处理工艺，每个阶段都有相互隔离的和独立的曝气过程和泥水分离过程，对于活性污泥的回流，也是相互隔离的，A 段沉淀池所产生的活性污泥回流到A 段曝气池，B 段沉淀池所分离出来的活性污泥回流到B 段曝气池内。一、“AB 法”工艺的由来AB 工艺是吸附生物降解（Adsorption-Biodegradation）工艺的简称。这项污水生物处理技术是由德国某工业大学卫生工程学院的Botho Bohnke 教授为解决传统的二级生物处理系统：即：预处理初沉池曝气池二沉池。早期污水处理工艺，所存在的去除难降解有机物和除氮脱磷效率低
2、下，及投资和运行费用过高等问题，在对两段活性污泥法和高负荷活性污泥法进行大量研究的基础上，于70 年代中期所开发，80年代初开始应用于工程实践的一项新型污水生物处理工艺。二、AB 法工艺的主要特征1、不设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成A段。A段是AB工艺的主体，对整个工艺起关键作用。在连续工作的A段曝气池中，由外界不断地接种具有很强繁殖能力和抗环境变化能力的短世代原核微生物，在食物充足的条件下，新陈代谢很快，能较迅速地克服出现的失活和不可逆转的损害作用，大大提高处理工艺的稳定性。2、A段和B段各自拥有自己独立的回流系统，这样两段分开，有各自独特的微生物群体，处理效果稳定。A段的微生物特性使吸
3、附池的活性污泥表现为：-有较强的絮凝、吸附和降解有机物的能力。-COD有较高的降解度，使之降解为易生化处理的BOD物质。-适应性强，耐进水水量、水质、pH等的变化，有抗冲击负荷的 能力。-A段不仅能去除一部份有机物质，而且能起调节和缓冲作用。A 段在很高的负荷下运行，其负荷率通常为普通活性污泥法的50100 倍，污水停留时间只有3040min，污泥龄仅为0.30.5d。利用活性污泥的吸附絮凝能力，将污水中的有机物吸附于活性污泥上，进而降解。污泥龄较高，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖，A 段对水质、水量、PH 值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。A 段产
4、生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高。在A段中，借吸附、絮凝、分解和沉淀等作用，可去除大约40%的有机物。3、B段由曝气池和二次沉淀池组成。经过A段后，污水的冲击负荷 (水质、水量等)巳不再影响B段，B 段可在很低的负荷下运行，负荷范围一般为0.15kgBOD/(kgMLSS.d)水力停留时间为25h，污泥龄较长，且一般为1520d。污水往水质、水量方面是比较稳定的，B段的净化功能得以充分发挥。经A段处理后残留于污水中的有机物在B段继续氧化，达到较高的污水处理效率，并获得良好的出水水质。4、A段的产泥量很大，污泥含磷量高于常规活性污泥法。B段的剩余污
5、泥量少，泥龄长，有利于增殖缓慢、生长期长的硝化菌繁殖。因此，AB工艺具有一定的脱氨脱磷功能。AB 法工艺的优点：具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。1、对有机底物去除效率高。2、系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。3、有较好的脱氮除磷效果。4、节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB 法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%25%。AB 工艺的缺点：缺点一、A 段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A 段在超高有机负荷下工作，使A 段
6、曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。缺点二、当对除磷脱氮要求很高时，A 段不宜按AB 法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%60%，因为这样B 段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。缺点三、污泥产率高，A 段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。随着污水处理技术的不断发展，和环境污染的日益加剧，以及我们对于污水处理的水质净化要求的日益提高，“AB 法”工艺已经从污水处理舞台的主角逐渐引退，让位于新一代的污水处理技术。但是它对于污水处理技术发展所带来的启迪和历史作
7、用都具有深远意义，即使在今天，仍然有它的应用价值。三、AB工艺的运行机理1、A段对BOD、COD和SS的去除 实际上AB工艺是由城市排水管网和污水处理厂构成的处理系统。城市居民连续不断地排泄细菌，其中约5-10%的细菌能在好氧/兼性厌氧条件下存活和增殖。在排水管网中发生细菌的增殖、适应和选择等生物学过程，使原污水中出现生命力旺盛、能适应原污水环境的微生物群落。因此，城市污水实质上是污染物和微生物群体的共存体。在AB工艺的A级中充分利用了原污水中存在的生物动力学潜力。泰安市污水处理试验中观测到的现象表明，A段对BOD和COD的去除不是以细菌的快速增殖降解作用为主，而是以细菌的絮凝吸附作用为主。静
8、态试验表明原污水中存在大量已适应原污水的微生物，这些微生物具有自发絮凝性。当它们进入A段曝气池后，在A段内原有菌胶团的诱导促进下很快絮凝在一起，絮凝物结构与菌胶团类似，絮凝的同时絮凝物与原有的菌胶团结合在一起，成为A段污泥的组成部分，并具有较强的吸附能力和极好的沉降性能。被絮凝的微生物量与A段污泥浓度有关，污泥浓度低于1g/L时，絮凝效果差。与絮凝吸附发生的同时，微生物出现程度有限的增殖，这种增殖可能与A段污泥的促絮凝作用(或物质)的产生有关。根据泰安市污水处理试验，进水中以SS形式表达的微生物量按150mg/L计，A段出水微生物量为70mg/L。那么A段中由进水微生物形成的污泥浓度Xi可按下
9、式计算：Xi=QSQ c /V式中:Q进水流量； Q c A级的泥龄； SA级截留的微生物量； VA级曝气池体积。将各项数据代入上式：Xi=4L/h80mg/L10h/2L =1600mg/L。A段的实际污泥浓度为2000mg/L，也就是说A段污泥中进水微生物占80%左右，仅20%左右由增殖作用产生。因此，A段中絮凝去除占A段BOD去除的65%左右，吸附和增殖导致的去除约占35%。增殖作用去除的BOD基本上是溶解性BOD。2、A段对难降解物质的去除 当进水是城市生活污水与工业废水的混合水或只是工业废水时，污水中往往含有许多难降解物质，比如多环芳香族的化合物、卤代烃。若完全用好氧方法处理，不仅消
10、耗大量氧气，而且BOD去除往往达不到所要求的指标。当进水中难降解物质含量高时，A段实行缺氧运行，在这种情况下，A段中的一部分微生物能通过厌氧消化和不完全氧化等方式把BOD 5 检测不出、COD可以检测出的难降解有机物转化成BOD 5 易检出的易降解有机物，这种转化在好氧条件下往往难以实现。3、A段的抗冲击负荷能力A段中的微生物群体对有机污染物和毒物的冲击负荷有显著的缓冲能力，冲击负荷停止后A段能很快地恢复正常，因此A段的存在使进水水质的变化、污染物和有毒物质的冲击负荷不影响后续工艺的稳定运转。A段的抗冲击负荷能力除了与吸附作用有关外，还与下面两种生物学过程密切相关。(1)微生物突变活性污泥中的
11、任何细菌群体都能以各种各样的方式对环境变化作出反应。新环境形成的初期，不适应新环境的细菌死亡，随后从系统中消失。与此同时，新环境为其它细菌的优势增殖提供了有利条件。适应性细菌的重要来源是突变，致突变物质能导致突变，即遗传物质发生变化。这些突变中仅千分之一是能存活的正突变，其余都是致死突变。考虑到A级内活性污泥中细菌数量很高，在每一人口当量中每日出现7.510 5 个正突变是可能的。除X射线和Y射线外，亚硝酸盐等化学物质也是诱变物质。污水中普遍存在的酸、碱和有毒物质的长期影响也能诱发突变。突变为活性污泥适应新环境、降解难降解物质提供了生物遗传学基础。而A级污泥对毒物的抗性则来源于:(2)质粒的转
12、移在医疗方面，质粒转移往往造成抗药性基因的迅速传播，从而造成医疗困难，AB工艺中的A段环境特别有利于质粒的转移。质粒是环形的DNA分子，它们不受染色体支配，能侵入菌体并利用菌体的复制系统自我复制增殖。质粒普遍携带抗性基因，有的质粒还携带一般细菌不具备的特殊基因，如降解PCB的基因。众多的质粒构成了细菌的抗性基因库和降解特殊有机物的基因库。在选择性工艺环境中(如冲击负荷)，质粒的抗毒性基因和降解特殊物质基因赋予细菌明显的优势。在正常的细胞分裂中，质粒能传给子细胞。质粒还能通过接合作用以携质粒细菌转移到无质粒细菌内，接合过程不受细菌种属和质粒来源的限制，A段中高密度悬浮细菌的存在对接合有利。在A段
13、中占优势地位的肠道细菌的接合过程需花费1.5-2.0h。假设A段泥龄为8h，那么在A段微生物中至少能发生4次接合，在此期间约10%的细菌受到质粒侵入。质粒在活性污泥中的传播，提高了活性污泥对环境变化、特别是化学变化的抗性。对污水处理厂(特别是工业废水处理厂)来说，处理效果和工艺稳定性的好坏与质粒的存在与否密切相关。4.AB工艺与氮、磷去除由于水体富营养化和水资源短缺问题日益严重；许多污水必须经过除磷脱氮处理，然后排入水体或回用。如果用其它工艺取代AB工艺的B段，可以使AB工艺具有深度处理效果。(1)具有脱氮功能的AB工艺在这类工艺中，B段由好氧工艺变成前置反硝化工艺(例如缺氧/好氧工艺)。A段
14、对氮和有机物的去除比常规机械处理高许多倍，明显改善了B段的硝化条件，使B段污泥中硝化菌比例明显提高，硝化速率随之大幅度提高，曝气区体积可以相应降低。对反硝化来说，可以通过改变A级的污泥负荷和运行方式调节A段的去除率，使反硝化所需的BOD 5 /TN比值(3左右)得到最优调节。试验结果表明B段污泥中，反硝化菌比例比常规生物脱氮系统的污泥高，反硝化率高23倍，例如，ARAkrefeld污水处理厂的B段污泥在无外加碳源的情况下反硝化速率为6.3mgNO 3 -N/gMLSSh。由于具脱氮功能的AB工艺硝化和反硝化速率高，工艺总体积比常规生物脱氮工艺节省20%左右。(2)具有除磷功能的AB工艺由于污泥
15、含磷量较高，排泥量大，A段能去除进水总磷的2050%。如果把B段换成厌氧/好氧(A/O)除磷工艺，工艺终沉出水的磷浓度将很低(0.5mg/L以下)。也可以在B段中增设化学法除磷。前者的投资费用比普通活性污泥法低10%左右，后者则高520%。前者的运行费用比普通活性污泥法低1020%，后者则高10%以上。(3)AB工艺与生物除磷脱氮工艺的结合泰安市污水处理厂将采用这类工艺，工艺流程由A段加生物除磷脱氮工艺(如A/A/C改良工艺)构成。对原污水水质波动大，BOD 5 和BOD 5 /TN比值高的污水来说，这类工艺不但能保证处理效果达到要求，而且工艺稳定性高、节能效果明显。三、AB工艺的技术经济分析
16、及其在我国应用的可能性 试验和生产性实践已经证实A段能去除4050%，甚至70%的BOD 5 和10-30%的总氮，使工艺过程耗氧量减少30-40%，总运行费用下降20%左右，基建投资降低15-20%，处理效果优于常规工艺，具有良好的经济效益和环境效益。具有高级处理功能的AB工艺与其它高级处理工艺相比，有节能、工艺稳定性高等优点。A段的设置为后续工艺提供了强有力的保护和支持。泰它市污水处理试验结果表明，当BOD 5 /TN和BOD 5 值偏高时，其生物除磷脱氮功能的AB工艺与单纯生物除磷脱氮工艺相比，运转费用下降20%左右，BOD、COD、SS、TN和TP的去除率分别高于96%、90%、95%
17、、80%和96%。进水BOD 5 /TN比值偏低时，为了避免碳能源不足，原污水可直接进入生物除磷脱氮工艺，保证出水水质达到要求。由于A段污泥主要由进水补充和接种，并且泥龄很短，因此A段污泥不需要培养和驯化过程，A级的停与转，可以随时进行并很快进入正常状态，不影响处理效果。管理上不存在困难。A段节能的另一方面是A段污泥产率高、污泥有机物含量高达65%以上，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自给。1.超负荷污水处理厂的改造我国污水处理厂的建设速度远远达不到实际需要。处理厂往往超负荷运行，造成一系列问题。如果把它们改成AB工艺就能较大幅度提高污水处理厂的处理能力
18、。德国和奥地利的生产性实践已经证明此法行之有效，改造投资极小，经济效益显著。只要把原沉砂池硝加改动，成为A段曝气池，初沉池作为中间沉淀池，再装一套回流系统即可。2.AB工艺与新厂建设目前，我国建设大型污水处理厂，往往因资金严重不足，而必须分期进行，下面是一个较理想的分期实施方案:第一期:机械处理(一级)第二期:具有半生物效应的机械处理，即AB工艺的A段(一级半)第三期:二级处理和部分硝化(AB工艺)第四期:高级生物处理(高级AB工艺)在该实施方案中，先建高速率的A段处理特别适合我国国情，因它能缓和建设资金严重不足问题，并能使大量污水得到处理。这是因为A段去除率虽然只有60%左右，但处理单位BO
19、D 5 的费用很低，低于普通活性污泥法的一半，基建投资也低于普通活性污泥法的一半。待资金充足时，很容易续建B段。3.AB工艺的设计要点A段正常运行的必要条件是原污水中必须有足够的已经适应该污水的微生物。在城市污水中，这些微生物基本上来自人类排泄物。由于A段的去除效率高低与进水微生物量直接相关，因此A段之前不宜设置初沉池。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，A段效率明显下降。对这类污水来说，不宜采用AB工艺。为了充分利用絮凝性和吸附效应，保证A段高效运行，A级停留时间最好控制在2530 分钟，停留时间增加反而不利。A段级的最佳污泥负荷是3-4kgBOD
20、 5 /kgNLSSd。污泥浓度过低或过高对A段运行均不利，控制在2-2.5g/L效果较佳。泥龄的控制取决于污水特性和A段的污泥浓度，在A段中污泥浓度基本上与泥龄成正比关系，最佳泥龄控制应通过试验或生产实践求得。A段污泥沉降性能极佳，SVI值低于50，因此中间沉淀池水力停留时间，可控制在1.5h以内，污泥回流比控制在70%以内。B段的设计与常规方法相同，必须注意的是，设计B级时，进水水质应采用A段出水水质；设计高级AB工艺时，应保证B段进水的BOD 5 /TN比值3。对BOD 5 /TN在3左右的污水来说，设置A段对生物除磷脱氮不利，不宜采用高级AB工艺(物理或化学法除磷除氮例外)。在国内，污泥处置是一个令人头痛的问题。由于AB工艺产泥量大，合理解决污泥处置问题，有助于AB工艺的推广应用。也就是说污泥问题是AB工艺推广应用的主要障碍。