| 牛学义
(山东省济宁市城市排水管理处) 1975年，在AB工艺的最初发明研究阶段，德国亚琛工业大学的研究人员首先在德国的鲁尔区工业城市克艾佛尔德(Krefeld)建立了中试AB工艺污水处理厂。由于污水中含大量工业废水，使用常规生物处理工艺极不稳定。经过大量试验后决定使用AB工艺来设计处理能力为80万人口当量值(150L/人口当量值)的克艾佛尔德污水处理厂，1981年投入运行。
污水处理厂的进水50%以上来自于商业和工业，如：金属加工、冶金、纺织、化学、食品加工、化肥等。过去进水水质变化很大，pH值也经常有较大波动(1988年测得的值为：COD=300～2 800mg/L，pH=2.5～10.5)。该厂的运行参数及处理效果见表1、表2。 表1 克艾佛尔德污水厂扩建前、后的参数比较 | 参数 | 1977年 | 1989年 | | BOD5负荷（kgBOD5/d） | 48000 | 72000 | | 进水量（m3/d) | 143000 | 18000 | | 最大旱季流量（m3/d) | 244800 | 24000 | | 最大雨季流量（m3/d) | 391680 | 578880 | | 氮负荷（kg/d) | -- | 10800 | | 磷负荷（kg/d） | -- | 1800 | 表2 出水标准和克艾佛尔德厂的出水水质mg/L | 参数 | 出水标准 | 年平均值 | | BOD5 | 15 | 1.16 | | COD | 75 | 25 | | NH4+ | 10 | 0.14 | | TN | 18 | 5.45 | | TP | 1 | 0.19 | 克艾佛尔德城市排水体制是雨污合流制，旱季污水在管网中的停留时间较长，所以在管网中已存在厌氧生物处理过程。 1 工艺描述 1.1 工艺流程
进水泵房原由4台螺旋泵组成，为了保证泵的最大输送能力，后增加了潜水泵。粗格栅的格间距为15mm，由格渣压榨机对格渣压榨。
A段曝气池由三个通道构成，后通过将雨水池改建为A段曝气池增加了1/3的容积，重新扩建了1/3的中间沉淀池并增加了50%回流污泥泵的输送能力，扩建了回流污泥流过的细格栅。在回流污泥循环单元，为了优化生物除磷过程，在细格栅的后面又增加了4 400m3的厌氧池，以减少B段的化学沉淀过程。
为了达到生物脱氮的目的将B段改为AO(缺氧—好氧)生物处理段，因此将B段曝气池的容积从32000m3扩建为85800m3。新B段曝气池由串级前置反硝化厌氧池和好氧池组成，使用微孔曝气并带有搅拌桨辅助混合，根据处理要求可使池内的硝化和反硝化过程达到最佳。同时，缺氧串级前置池内可出现厌氧状态，形成厌氧—缺氧—好氧(A2O)工艺状态，增加了生物除磷的可能性；另外，为使出水中的磷达到排放标准，在B段曝气池内还可以加入铁盐，进一步化学除磷；对于最终沉淀池，除充分利用原有的沉淀池，将其容积从40800m3增加到43350m3外，扩建了容积为20000m3的4个新池，使最终沉淀池的容积增加了50%。
为了使出水水质更可靠地达到排放标准，在最终沉淀池后又增加了多层絮凝过滤段，此处理段有以下功能：①可进一步去除悬浮固体；②通过絮凝过滤可进一步除磷，使出水磷＜1mg/L；③可进一步去除水中的溶解物。共使用了24个过滤小室，总过滤面积为1500m2。将絮凝剂加入预曝气的污水中，然后污水再从上部流经絮凝过滤床。
1.2 污泥处理
扩建污水处理厂最基本的目的之一是新建一套污泥消化系统。为了减少消化池的体积，必须将B段的一部分剩余污泥在离心机内浓缩，使其干固体浓度从0.9%提高到7.9%，使用污泥预机械浓缩后所需消化池体积可比未使用时减少35%。只经过重力预浓缩A段的剩余污泥与经离心机浓缩的B段剩余污泥一起用泵打入消化池后的平均干固体含量约为6.2%；污泥经消化后的有机物含量从69%降为44%。
消化后的污泥经重力浓缩、机械浓缩和干燥后成为粒状(含水率为5%)，然后在污泥焚烧炉内焚烧。干燥后的污泥体积小，易于堆放储存，有利于协调污水处理部分和污泥焚烧炉单元相互依赖的运行关系。
1.3 废气处理
由于污水在排水管内长时间的滞留，水中的化合物发生反应，生成H2S气体并大部分从进水泵房和A段曝气池排出，造成气味难闻和腐蚀。采取下列措施处理其废气：
① 将有关构筑物覆盖；
② 为了减少覆盖区内的废气浓度，不断将其收集排除；
③ 将带有废气的一部分空气曝入到A段曝气池内，另外一部分废气经生物过滤池内生物处理后排空；
④ 提高构筑物和机械电器设备的防腐等级。
1.4 基本技术参数
克艾佛尔德污水处理厂处理单元的基本参数如下：
A段曝气池：
总体积VA=8400m3
体积负荷L=8.6kgBOD5/(m3·d)
停留时间T=21min
比体积=47L/m3污水
中间沉淀池：
总体积V=15300m3?
停留时间T=1.5h
表面负荷q平均、旱季=1.9m3/(m2·h)
比体积=85L/m3污水
B段曝气池：
总体积VB=85800m3
体积负荷L=0.3kgBOD5/( m3·d)
停留时间T=8.5h
比体积=517L/ m3污水
最终沉淀池：
总体积V=64300m3
停留时间T=6.4h
表面负荷q平均、旱季=0.47m3/(m2·h)
比体积=357 L/m3污水
絮凝过滤床：
最大过滤面积A=1500 m2
过滤速率v=17.5m/h
停留时间T=1.5 h
比面积=0.008 33 m2/ m3污水
比体积=85L/ m3污水
污泥消化部分：
消化池体积V1=28300m3
重力浓缩池体积V2=4600m3
消化池体积有机干固体负荷L=2.2kg/(m3·d)
比体积=183 L/ m3污水 2 运行结果 1995年11月—1996年2月，对COD、氮和磷的去除进行了测定。
2.1 COD
COD的去除率为：ηA段=52%，ηB段=91%，η过滤=14%，η总=96.2%。根据260 d的混合取样得出的COD平均出水浓度为25mg/L。
2.2 氮的去除
A、B段进、出水氮浓度见表3。 表3 A段和B段曝气池内的进、出水氮浓度比较 | 化合氮的类别 | 进水氮化合物比例及浓度 | 中间沉淀池出水氮化合物比例及浓度 | 絮凝过滤床出水氮化合物比例及浓度 | | 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) | | 有机物 | 28%（24.84mg/L) | 23% | 23%(1.45mg/L) | | TN | 88.7mg/L | 51.3mg/L | 6.3mg/L | | A、B段和过滤段去除率 | | 42.16%(A段） | 92.89%(总去除率） | 从表3看出，A段进水的NO3-含量已很高，进水中的NO3-来源于原城市污水或是在城市管网中产生，A段去除了其中的一部分NO3-。
B段曝气池所采用的是除碳和脱氮的前置反硝化(缺氧段位于好氧段之前)，脱氮过程是通过含氮化合物的氧化(硝化)和NO3-的反硝化(NO3-生成N2)过程来实现的，其硝化和反硝化过程十分彻底，反硝化可保证出水中的NO3-浓度＜5mg/L(见表3)。出水氮浓度满足排放标准(6.3mg/L)。1995年总氮的平均去除率ηA段=42%，ηB段=88%，η总=93%。
2.3 除磷
在克艾佛尔德污水处理厂，除了B段化学除磷外，主要是A段和B段曝气池内的生物过程除磷，一般不需再向过滤床内加入药剂就可达到出水标准。滤床出水的年平均值为0.19 mg/L。1995年总磷的平均去除率为：ηA段=64%，ηB段=91%，η过滤=88%，η总=93%。
2.4 氮的去除测定
通过污泥不可能对总氮进行精确分析，无机氮值可从已得到的总值进行估算，但通过总氮或无机氮并不能对氮进行平衡分析。在曝气池的生物降解过程中，氮的总量测定明显滞后，由于在反硝化过程中NH4+-N和N2的释放，使有关数据只能通过测量差值来测定，造成平衡测定十分困难，只能从A、B段曝气池中取出的剩余污泥中估算总氮负荷。1995年，在克艾佛尔德污水处理厂的各个取样点取得255个试样，对总氮进行了重点测定。计算表明，进水中氮负荷的20%是由回流带入的；A段去除约43%的氮，其中大约20%是通过进水带入的NO3--N的反硝化作用去除的。
每天流入B段的总氮量为5300kg，污水处理过程可去除93%的氮，其中反硝化过程可去除75%，其余通过剩余污泥去除。
克艾佛尔德污水处理厂的总氮去除率为93%，在A、B两段内，A段可去除大部分的氮。如果来自于厌氧段的回流水能在最佳的环境条件(温度，合理的N、P、C比)下充分硝化，则A段生成的-N和N2的释放，使有关数据只能通过测量差值来测定，造成平衡测定十分困难，只能从A、B段曝气池中取出的剩余污泥中估算总氮负荷。1995年，在克艾佛尔德污水处理厂的各个取样点取得255个试样，对总氮进行了重点测定。计算表明，进水中氮负荷的20%是由回流带入的；A段去除约43%的氮，其中大约20%是通过进水带入的NO3--N将会进行反硝化，进而被去除。 3 结论 克艾佛尔德污水处理厂的运行结果表明：改进的AB工艺可达到对污水的深度处理，使出水水质达标排放，处理效率高，运行稳定，费用低。
作者通讯处：272145 山东省济宁市共青团路5号 济宁市城市排水管理处
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(收稿日期 1999-01-04) | 
