早期污水處理工藝的兩段法只是將一套活性污泥法的兩組構筑物串聯,一段和二段曝氣池體積相同,且多合并建設,大部分有機物在第一段被吸附降解,第二段的污泥負荷很低,其出水水質要優于相同體積曝氣池的單級活性污泥法(如圖7)。然而,由于第一段曝氣池體積減小了一倍,相當于污泥負荷增加了一倍,處在易發生污泥膨脹的階段,運行管理較為困難。
20世紀70年代中期,德國的Botho Bohnke教授開發了AB工藝(如圖8)。該工藝在傳統兩段法的基礎上進一步提高了第一段即A段的污泥負荷,以高負荷、短泥齡的方式運行,而B段與常規活性污泥法相似,負荷較低,泥齡較長,A段由于泥齡短、泥量大對磷的去除效果很好,經A段去除了大量的有機物以后B段的體積可大大減小,其低負荷的運行方式可提高出水水質。但是由于A段去除了大量的有機物導致B段碳源缺失,所以在處理低濃度的城市污水時該工藝的優勢并不明顯。
其后,為了解決脫氮時硝化菌需要長泥齡,除磷時聚磷微生物需要短泥齡的矛盾,開發了AO-A2O工藝(如圖9)。該工藝由兩段相對獨立的脫氮和除磷工藝組成,第一段泥齡短,主要用于除磷,第二段泥齡長、負荷低,用于脫氮。
在AO-A2O工藝基礎上奧地利研發出了Hybrid工藝(如圖10),該工藝的兩段之間有三個內回流裝置,可以為第一段曝氣池提供硝態氮、硝化菌以及為第二段曝氣池提供碳源。第一段主要是去除有機物和磷,第二段是硝化功能,并靠第一段曝氣池回流混合液進行反硝化脫氮
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