社区：
2.山东省环保局，山东济南250000； 3.青岛建工学院，山东青岛200633）
RESEARCH ON MODIFIED AB PROCESS TO TREAT MUNICIPAL SEWAGE
Zhang Zhi-bin1 , Zhang Bo2, Bi Xue-jun3
(1. State Key Lab. of Pollution Control and Resource Reuse, Tongji University, Shanghai 200092, China;
2. Environmental Protection Bureau of Shandong Province, Jinan 250000, China;
3. Qingdao Architecture and Engineering Institute, Qingdao 266033, China)
Abstract： A modified AB process was used to treat municipal sewage in this paper in order to improve nitrogen and phosphorus removal efficiency by
the traditional AB process. The results of the parallel bench-scale experiment showed that the modified AB Process could properly solve the carbon
resource shortage problem aiming at the traditional AB process and enhance the biological nitrogen and phosphorous removal, and under the conditions
of the influent COD concentration of 250～620mg/L,the influent NH3-N concentration of 45～70mg/L, the influent TN concentration of 60～90mg/L
and the influent TP concentration of 7 ～12mg/L, COD, NH3-N, TN and TP removal efficiencies reached to 82.1%,90.3%,79.8% and 90.61%
respectively. The treated effluent met the National Wastewater Integrated Discharge Standard.
Key words: modified AB process; AB process; municipal sewage; biological nitrogen and phosphorus removal; carbon resource shortage problem
摘要: 针对传统AB工艺在生物脱氮除磷方面的碳源相对不足问题, 本试验采用改进AB工艺处理城市污水, 以强
化传统AB工艺的生物脱氮除磷功能。平行对比试验结果表明: 改进AB工艺可以显著提高传统AB工艺的生物脱氮
除磷功能, 在进水COD浓度250～620mg/ L, NH3-N 45～70 mg/ L, TN 60～90 mg/ L, TP 7～12 mg/ L 的条件下, 改进
AB工艺对COD、NH3-N、TN和TP 的平均去除效率分别达到82. 1%、90. 3%、79. 8%、90. 61%, 出水COD、NH3-N和TP 等各
项污染指标均能实现达标排放。
关键词: 改进AB工艺; AB工艺; 城市污水; 生物脱氮除磷; 碳源不足问题中图分类号: X703.1 文献标识码: A 文章编号: 1000-3770(2006)01-0041-03
与传统的活性污泥法相比较，AB 工艺具有有机物去除效率高、基建造价投资低等优点，但AB 工艺不具备深度脱氮除磷功能，其出水水质尚达不到防止水体富营养化的要求，这在一定程度上限制了AB 工艺的推广利用。对于已建的AB 工艺城市污水处理厂，也
应该通过工艺改进以提高其氮、磷去除能力。以提高AB 工艺的氮、磷去除功能为目的，早期的试验研究主要围绕提高AB 工艺的缺氧和厌氧环境为主，体现在以下几个方面：（1）B 段采用连续进水间歇曝气的运行方式，即间歇曝气工艺[1]；（2）将B 段扩建为A/O 或A/A/O[2]。尽管以上种改进方式都取得了一定的效果，但限于B 段进水有机物浓度普遍偏低，都没有解决生物脱氮除磷过程中碳源相对不足的矛盾，出水氮、磷仍达不到排放标准，而且，以上两种改进方式使运行操作更趋复杂化。国外研究也表明[3,4]，进水水质，特别是进水碳源问题，是影响污水生物脱氮除磷效果的关键性因素。因此，在增加缺氧和厌氧环境的基础上，
如何进一步提高进水碳源的利用效率，将成为提高AB 工艺生物脱氮除磷过程中亟待解决的问题。本试验在前期研究的基础上[1-5]，借鉴倒置A/A/O的某些优点[6]，采用一种改进AB 工艺，针对传统AB 工艺城市污水处理厂生物脱氮除磷过程中的碳源相对不足问题，探索强化传统AB 工艺氮、磷去除效果的可行性。
1 试验概况
1.1 试验水质
该试验在青岛海泊河污水处理厂现场进行，该污水厂采用AB 工艺处理城市污水。工业废水占进水总量的50%以上，主要包括印染、电镀、含油、味精废水等，大多采取间歇式排放。试验装置的进水取自污水处理厂细格栅后随机时段的进水，试验期间进水水质
如下： COD 250～620mg/L；NH3 -N45～70 mg/L；TN60～90 mg/L；TP 7～12 mg/L。
1.2 试验装置及试验方法
本试验采用三组平行试验装置，分别按照传统AB 工艺、间歇曝气工艺和改进AB 工艺运行，如图1 和图2 所示。各池水力停留时间分别为A 段曝气池1h；中间沉淀池2.4h；B 段曝气池6.4h；二沉池4h。间歇曝气工艺试验装置是在传统AB 工艺试验装置的基础上，B 段曝气池采用2-2 间歇曝气（即停气2h，曝气2h）。图2 是AB 改进工艺的试验装置图，该改进工艺在传统AB 工艺的基础上，作出如下工艺调整：关闭A 段污泥回流系统，将B 段所有回流污泥引到A 段的最前端；关闭A 段曝气装置，在A段曝气池和中间沉淀池内设置机械搅拌装置。调整后，传统AB 工艺的A 段曝气池、中间沉淀池和B段曝气池分别作为改进AB 工艺的缺氧池、厌氧池和好氧池使用，其体积也对应相等。
1. 进水水箱；2. A 段曝气池；3.中间沉淀池；4. B 段曝气池/ 间
歇曝气池；5. 二沉池；6. 进水泵；7，8. 污泥回流泵；9，10. 气泵
图1 传统AB工艺/ 间歇曝气工艺试验装置图
Fig.1 Diagram of test device with traditional AB
process/intermittent aeration process
1.进水水箱；2. 缺氧池；3. 厌氧池；4. 好氧池；
5. 二沉池；6. 进水泵；7. 污泥回流泵；8. 气泵
图2 改进AB工艺试验装置图
Fig.2 Diagram of test device with improved AB process
试验初期，从该污水处理厂B 段曝气池中接种活性污泥，经过一个半月的稳定运行后，开始正式试验。三组试验装置进行平行对比试验，分别按照传统AB工艺（工艺1）、间歇曝气工艺（工艺2）、改进AB 工艺（工艺3）的方式运行，各工艺运行参数列于表1。
2 结果与讨论
2.1 COD的去除效果
不同工艺条件下的COD 去除效果如图3 所示。进水COD250～620mg/L，工艺1、2、3 条件下的平均COD 去除率分别为86.4%、83.7%和82.1%，有机物去除效果较高。工艺1、2 由于A 段的生物吸附作用，实现了较高的有机物去除效率。在工艺3 中，反硝化和厌
氧释磷过程都需要消耗大量有机物，同时，在厌氧释磷区，兼性细菌通过发酵作用将一部分溶解性有机物转化为更易生物降解的有机物。因此，工艺3 在取消生物吸附段后，仍保持了较高的有机物去除效果，去除率达到82.1%，出水COD 满足二级综合排放标准。与工艺1 和工艺2 相比，工艺3 系统中的生物总量较高，从图3 中也可以看出，尽管进水有机物浓度波动较大，工艺3 在不具备高负荷生物吸附A 段的条件下，仍能达到稳定的出水效果，具有一定的抗负荷冲击能力
图3 不同工艺条件下COD去除效果
Fig.3 COD removal at different technological conditions
2.2 NH3-N的去除效果
不同工艺条件下的NH3-N 去除效果如图4 所示。进水NH3-N 浓度45～70 mg/L，工艺1、2、3 条件下的平均NH3-N 去除率分别为83.5%、81.3%和90.3%，出水NH3-N 浓度都小于20mg/L，三种工艺都具有良好的硝化效果。对工艺1 和工艺2 而言，由于A 段的高负荷运行，大量的有机物在A 段被截留，进入B 段的有机物浓度低，为B 段硝化作用的顺利实现提供了保障。与工艺1 和工艺2 相比较，工艺3 的NH3-N 去除效率比工艺1 和工艺2 分别高出6.8%和9%，出水氨氮仅5.7mg/L，分析其原因，工艺3 整个系统泥龄维持在12d，系统内微生物总量明显高于工艺1 和工艺2，故其能在保持较高有机
图4 不同工艺条件下NH3-N去除效果
Fig.4 NH3-N removal at different technological conditions
表1 各工艺的试验运行参数
Table 1 Test operating parameters of various technological processes
参数 工艺1（ 传统AB 工艺） 工艺2（ 间歇曝气工艺） 工艺3（ 改进AB 工艺）
进水流量Q（m3/d） 0.3 0.3 0.3
泥龄SRT(d)，A段(h) A段：10 B段：12 A段：10 B段：12 12
回流比(%) A段：100 B段：150 A段：100 B段：150 150
MLSS(mg/L) A段：1175 B段：2442 A段：1028 B段：2467 3092
水温（℃） 24. 5～27 2 4.5～27 24.5～27
物去除的情况下，实现NH3-N 的高效去除。同时，由于改进AB 工艺的泥龄相对较长，其剩余污泥的产量也少，降低后序剩余污泥的处理费用。
2.3 TN的去除
不同工艺条件下的TN 去除效果如图5 所示。进水TN 浓度60～90 mg/L，工艺1、2、3 条件下的平均TN 去除率分别为53.9%、68.8%和79.8%。就TN 去除而言，工艺1 没有专门的缺氧区，反硝化不易实现，仅依靠生物合成和A 段的生物吸附作用来实现TN 去
除，其去除率为53.9%。工艺2 中由于A 段生物吸附和生物合成消耗了大量有机物，尽管间歇曝气池内可以实现缺氧环境，但进入间歇曝气池的碳源有限，间歇曝气池内反硝化进行不彻底，其TN 去除率为68.8%。工艺3 的污泥回流系统从二沉池直接回流到
处理系统的前端，省去了传统AB 工艺的A 段对有机物的消耗，进水中的碳源被充分利用进行反硝化，TN 去除率提高到79.8%。由此可见，改进AB 工艺可以提高进水中碳源的利用效率，缓解了传统AB工艺在生物脱氮过程中的碳源不足问题。
图5 不同工艺条件下TN去除效果
Fig.5 TN removal at different technological conditions2.4 TP 的去除
不同工艺条件下的TP 去除效果见图6。进水TP 浓度7～12 mg/L，工艺1、工艺2 和工艺3 条件下的平均TP 去除率分别为25.91%、39.98%和90.61%。工艺1 中不具备“厌氧/ 好氧”交替环境，无法实现生物强化除磷功能，磷的去除主要依靠生物合成和生物吸附来实现，出水TP 浓度6～9mg/L。工艺2 中，B 段采用间歇曝气，停止曝气阶段有利于实现缺氧环境，与工艺1 相比，TP 去除效率有所提高，出水TP 浓度4～6mg/L，但仍远高于城市污水二级综合排放标准对TP 的要求。工艺2 的反应过程机理分析研究发现，系统中反硝化速率慢，停止曝气2h 后，硝态氮没有完全消失，无法实现厌氧环境，分析原因，由于A 段的存在，大量的有机物在A 段被截留，进入间歇曝气池的有机物相对不足，因此，尽管工艺2 采用了间歇曝气，仍然无法实现生物强化除磷功能。工艺3 取消了高负荷生物吸附A 段，进水中碳源优先满足反硝化的需要，在工艺3 不同点沿程取样分析发现，厌氧区硝态氮完全消失，系统具
备了“厌氧/ 好氧”交替环境，其TP 平均去除率达到90.61%，平均出水TP 浓度小于1.0 mg/L。
图6 不同工艺条件下TP 去除效果
Fig.6 TP removal at different technological conditions
3 结论
碳源问题是影响传统AB 工艺城市污水处理厂生物脱氮除磷功能的关键性因素之一。与传统AB 工艺相比较，改进AB 工艺仅保留
一套污泥回流系统，比传统AB 工艺操作简单。与传统AB 工艺、间歇曝气工艺相比较，改进AB 工艺可以较好地缓解传统AB 工艺在生物脱氮除磷过程中存在的碳源相对不足问题，在进水COD浓度250～620mg/L，NH3-N45～70 mg/L，TN 60～90mg/L，TP 7～12 mg/L 的条件下，改进AB 工艺对COD 、NH3-N、TN 和TP 的平均去除效率分别达到82.1%、90.3%、79.8%、90.61%，出水COD、NH3-N 和TP 等各项污染指标均能实现达标排放。
参考文献:
[1] 华光辉，张波.采用间歇曝气工艺改进AB 法工艺氮磷脱除功
能的实验研究[J]. 环境工程，2001，19(1)：15-18.
[2] 范文漪. 泰安污水处理厂工艺简介[J]. 给水排水，19(11)：26-30.
[3] Hiroki Itokawa, Keisuke Hanaki. Nitrous oxide production in
high-loading biological nitrogen removal process under low
COD/N ratio condition [J]. Wat Res.,2001, 35(3): 657-664.
[4] P LLABRE, P PAVAN, P BATTISTIONI and J MATA-ALVAREZ.
The use of organic of municipal solid waste hydrolysis
productions for biological nutrient removal in wastewater treatment
plants [J]. Wat Res.,1999, 33(1): 214-222.
[5] 何国富，张波. 强化AB 工艺的脱氮除磷功能研究[J]. 中国给水
排水，2002，18(9)：12-15.
[6] 张波，高廷耀. 倒置A2/O 工艺的原理与特点研究[J]. 中国给水
排水，2000，16(7)：11-15.基金项目:山东省教委资助项目（JOOC05）
作者简介：张志斌(1975-)，男，在读博士；联系电话：021-65986123，13764340178；E-mail: zhazhb@163.com。
