制性较差,达到期望的出水水质,往往需要复杂的操作技能。提 高微生物对环境和水质变化的适应能力,降低生化操作及运转管 理方面的繁复性,是革新活性污泥法的主要目的。具体要求表现 在 (1)适用于处理各种组成和浓度的有机废水; (2)抗负荷冲击的能力强,对入水水质变化反映不灵敏 3)提高处理效率,减少或甚至不排剩余活性污泥; (4)向装置化发展,增加操作的灵活性; (5)减少占地面积和投资,降低操作运转费用。 为实现上述目的,对活性污泥法的改革主要围绕如下几个方面进 行:①改变运行方式;②改进曝气池形式和曝气装置:③人 工改良微生物群落;④与其它方法相结合。表22列出几种近年 来开发并已成功应用于工业实践的新型活性污泥法工艺,从中可 以看出活性污泥法的发展趋势。另外一些新技术如人工改良微生 物群落等将在其它有关章节介绍。 豪2-2活性污爆法的展 方法 主要性能与特点 吸附生物降解(AB)采用A段吸附和B段氧化两级串联形式抗负荷冲击和毒 工艺 物冲本能力明显增强,出水水质稳定。能耗降低 序批式间歌反应器在运行周期内,充水、反应、凯淀、排水持泥和停量五个阶 (SBR 顺序选行,用于高浓度有机度水和氯氮度水的处理 分高活性污泥法用麒分高单元代普二沉池,可提高出水水赝,难降解有机 物的去除率和脱氮效率较高 LIN0R工艺着生长与悬浮生长在同一曝气糟内进行,生物捐浓度换 高,脱氮效臬嗍显, 氧化淘OD)工艺沟形曝气池,废水在循环流中经历好氧和缺氧阶段,其有较 好的脱氮效果。 井式曝气法 塔式或探井式哪气池,供氧能力强,可实现高负荷处理,占 地面积小 15
2.2吸附生物降解(AB)工艺 2.2.1工艺流程 吸附生物降解工艺( Adsorption Biodegradation)常被简称为 AB工艺,是由德国B. Bohnke教授在70年代中期所发明,80 年代初开始应用于工业实践。该工艺在80年代中期引入我国后, 因其独特的工艺性能而受到我国水处理界的重视,已成为一种很 有发展前景的方法。AB工艺在结构上相当于串联的两级曝气处 理,但它的A段和B段无论在运行机制还是在功用上都有根本差 异。图22为AB工艺的流程示意 剩余污泥 剩余污泥 回流P污泥 回浙 流A污泥 进水—1}(2 出水 图22AB工艺流程示意 1A池2沉淀池3B泡4沉淀池 污水直接进入A段曝气池在高负荷、短污泥泥龄条件下运转 处理,然后进入第一沉淀池,分离出的污泥回流到A段曝气池 A段所设计的运转方式,充分发挥了污泥对污染物的吸附处理能 力,因此具有抗冲击负荷和克服污泥膨胀方面的优势。经A段处 理后的污水进入B段曝气池,在低负荷下进一步做生化降解处理, 从第二沉淀池分离出的污泥回流到B段曝气池。分析工艺流程和 运行参数,AB工艺的主要特征为 (1)AB工艺不设置初沉池,污水经格栅、沉砂池之后直接进 入A段曝气池,因此A段保持为开放的生物动力学系统。 2)A段和B段分别设置沉淀池,使两段严格分开,单独回
流,保持各自的微生态特征 3)具有吸附特性的A段曝气池以高负荷运行,通常为 3060 kgBOD5/ kgMLSS.d,污泥泥龄比较短,约为0.5d左右, 水力停留时间一般在30min;B段曝气池以低负荷运行,污泥负 荷通常为0.5-0.30 kgBODsi/ kgMLSS d,泥龄在15~20d,水力停 留时间为2~3h (4)AB工艺中的曝气池可以选用完全混合式或推流式,A段 曝气池还可以根据污水水质选择策氧或好氧运行条件,以改善污 水的可生化性能 22.2污染物去欺机理 活性污泥法对有机污染物的去除一般包括吸附、吸收、氧化 三种机制,各种机制所起的作用主要取决于污泥性状、浓度、微 生物群落等。由于AB工艺中A、B两段明显不同的运行条件, 导致前后曝气池中污泥吸附特性和微生物群落新陈代谢功能不 同。分段地充分发挥活性污泥的吸附与生物降解功能,是AB工 艺的理论基础。 从微生物学角度分析,不设初沉池的结果,造成沟渠中的微 生物不断流入A段,使A段微生物得到更新和补充,特别是当 处理生活污水时。据测定,通过污水带入A段中的细菌总数可以 占到A段生物量的15%左右,而且往往含有人和动物肠道菌族的 原核生物。这些原核生物由绝对厌氧菌和兼性厌氧菌组成,特别 是其中的兼性菌,无论在好氧还是厌氧条件下都可获取能量,因 而具有较强的环境适应能力。另外,A段的高负荷与短泥龄运转 条件,使原核微生物的繁殖更为有力。因为原核生物的世代时间 远比其它较高级的具有核膜的单细胞和多细胞真核微生物为短, 前者往往可在1小时内繁殖多次,而后者繁殖一次则需要几个小
时。因此,原核微生物在A段中据了主要地位。A段微生物 学的主要特点表现在其对微生物的选择性、变异适应性、外源补 充性及快速增殖性。对于AB工艺中的B段,因污泥负荷较低, 泥龄较长,所以会有较高级的原生动物和多细胞动物出现。但是, 由于A段出水进入B段,势必对B段的细菌组成造成影响。二 者之间的联系性常常使两段活性污泥具有相同的细菌种类,但各 种细菌在每段所占的百分比不同,而且A段的总活性明显高于B 段。B. Bohnke教授以遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)为指标, 比较了A、B两段及普通活性污泥法系统中的污泥活性,如表 2-3所示。结果表明,A段污泥的DNA含量高于B段,但两段 均比普通活性污泥高。 2-3AB工艺污泥中DNA含量与普還活性污泥法的比敦 指标 污泥负荷 MLSS中 污泥类型 〔 kgBODS/kgMLSS-d DNA含量% 普通活性污泥法 27 l4.]5 AB工艺A段 20.03 AB工艺B段 0.15 18.97 般认为,在活性污泥系统中所处理污水的BOD5残留百分 比随曝气时间的变化关系如图23所示。当污水中既存在溶解性 基质又存在不溶性或胶体基质时,在曝气的初期有一个去除高 峰,随着时间增加,残留BOD3浓度上升,然后又缓慢下降。但 对于只有溶解性基质的情况,则不存在波折,曝气初期残留BOD5 迅速下降,然后速度变缓。 图2-3说明活性污泥法在降解基质过程中,曝气初期(10-40 mn)存在一高去除率,在机制上主要由吸附所决定。而后期的缓 慢去除取决于生化氧化,此时活性湾泥进入减速增长期和内源呼 吸期。中间出现回升的原因是当污水中存在不溶性或胶体基质 18
时,随着微生物代谢的进行,被吸附后的这类基质经水解酶水解, 变成可溶性物质而又重新分散到水相中,从而使BOD3浓度增高 最佳吸附时间曝气时间 曝气时间 图2-3曝气时间与BOD5去除关系 ABf.艺对污染物的去除机理正是利用这一变化关系的体 现。A段的高负荷和低泥龄设计,旨在充分利用污泥对基质的最 佳吸附时间,发挥高吸附效率。有人认为,污染物在A段的吸附 去除主要由细菌外酶产生的生物反应作用所引起。当混有生活污 水时,这种反应可以开始于沟渠系统,并在含有较高细菌数量的 A段得到强化,反应过程中形成一种被称之为“自然絮凝剂”的 聚合物,通过一系列物理化学反应将污染物吸附去除。总之,在 A段曝气中,“自然絮凝剂”、活性污泥和污水中固有的胶体物 质、游离性细菌、悬浮物质等互为强烈混合,是造成有机物质脱 稳吸附的主要途径。关于B段,其污染物去除机理与普通活性污 泥法基本一致,主要以生化氧化为主。由于低负荷运转,产生的 剩余污泥量很少。难溶性大分子物质在胞外酶作用下,水解为可 溶的小分子物质,可溶的小分子物质被吸收到细胞内,通过细菌 细胞的新陈代谢作用而将有机物质氧化为cO2和H2O。 19·