发布日期：2016-01-29 浏览次数：152
来源：郝晓地 中国给水排水
编者按:荷兰代尔伏特理工大学(TU Delft)对好氧颗粒污泥技术的研发工作始于上世纪90年代中期，并于2005年与荷兰某公司合作率先推出了基于好氧颗粒污泥中试技术的Nereda®工艺。2008年12月，世界上第一座采用Nereda®工艺的市政污水处理示范工程——南非Gansbaai污水处理厂投入运行，效果稳定且出水水质良好。那么，好氧颗粒化污泥技术是如何实现从概念-技术-工程这种“三级跳”式的技术转化生产力过程的呢？请郝晓地教授给您慢慢道来！
从概念到技术
荷兰代尔伏特理工大学(TU Delft)对好氧颗粒污泥技术的研发工作始于上世纪90年代中期。继实验室实现好氧颗粒污泥稳定化、良好的脱氮除磷能力以及对好氧颗粒污泥技术进行工程化可行性评价之后，好氧颗粒污泥技术开始进行生产性（中间）试验。2005年，TU Delft与荷兰某公司率先推出了基于好氧颗粒污泥中试技术的Nereda®工艺。这项由荷兰水务研究基金（STOWA）资助、TU Delft提供技术、6个水务局予以工程配合，以及某公司具体实施工程的Nereda®工程化项目不仅在荷兰开始应用或构建工程，而且在南非、葡萄牙、爱尔兰等地亦开展工程化应用。
Nereda®工艺运行机理类似于SBR工艺，所有反应过程均在一个反应器内序批式完成，主要由三个阶段组成：进/出水阶段；曝气阶段；沉淀阶段。
Nereda®工艺运行过程图解
通常情况下，Nereda®工艺中生物量浓度为6~12 kg/m3，好氧颗粒污泥（直径≥ 0.212 mm）占到总泥量的80~90%，SVI5≈SVI30= 30~90 mL/g。对市政污水处理效果为：TN< 5~10 mg N/L，PO43--P< 1 mg P/L (不添加化学药剂)，SS=10~20 mg/L(未二沉及过滤)。
从工程应用角度看，Nereda®工艺与传统污水处理工艺相比具有明显优势。例如：好氧颗粒污泥沉降速度快、沉降性能好、反应器内生物量高、反应器占地少等。Nereda®工艺简约、紧凑的设计风格还减少了机械设备（比如，回流泵、搅拌器等）数量，因而可以降低运行过程中的能量消耗，简化反应器的运行操作，提高工艺的可靠性，并容易实现自动运行和远程控制。Nereda®工艺所有这些特点都直接意味着投资成本和运行维护费用的大为降低。因此，好氧颗粒污泥技术被誉为一种可持续性技术。
好氧颗粒污泥与活性污泥的沉淀特性比较（沉淀5 min)
然而，好氧颗粒污泥技术在工程化应用过程中也存在一些实际问题。与传统活性污泥工艺相比，好氧颗粒污泥工艺启动运行需要增加一个污泥颗粒化（造粒）的过程。污泥颗粒化过程较为缓慢，这就势必会延长启动时间。为了加快造粒过程，可以采取一些技术措施，如：加强水力搅拌以获得较高剪切力；缩短沉淀时间以选择沉淀速度快、密度大的污泥颗粒；高、低负荷交替进水；启动时即引入一定比例的颗粒化污泥作为晶种。好氧污泥颗粒造粒完成后，如果运行不当或者进水负荷波动较大，常常会导致颗粒污泥解体。因此，需要根据实际情况优化运行控制，以确保颗粒污泥完整的稳定性。
基于Nereda®技术的南非Gansbaai市政污水厂工艺流程
世界上第一座采用Nereda®工艺的市政污水处理示范工程首先在南非西角省的Gansbaai小镇兴建。该工程于2006年3月动工，2008年9月完工，总投资为2 500万兰特（约合2 420万元人民币）。与相同规模的传统污水处理工艺相比，该升级改造Nereda®工程节省2/3的占地面积，节省43%的总投资，降低20%基建费用，削减50%运行费用。
基于Nereda®技术的南非Gansbaai市政污水厂工艺流程
Gansbaai市政污水处理Nereda®工艺各部分的作用如下:
（1）进水部分。由粗格栅、沉砂池、砂水分离器以及2 mm孔径的细格栅组成。进水与消毒部分的设计流量均为5 000 m3/d。
（2）进水缓冲池。主要起调节进水流量的作用，内部安装有两台进水泵（一用一备），水泵在PLC控制下将污水抽送到Nereda®反应器中。
（3）Nereda®反应器。设有3座相同大小（D=18 m，H=7 m）的平行Nereda®反应器，每座容积为1 600 m3。在反应器内部安装有耐损淹没盘式曝气系统。设有2个完全自动化运行的鼓风机（一用一备），以提供反应器曝气之需要。鼓风机会实时监控自身运行情况；一旦出现故障，工作鼓风机则会自动停机；与此同时，信号发生器向中控室发出故障信号，自动启动备用鼓风机。反应器和曝气系统均按进水设计流量为4 500 m3/d设计，需要增加备用装置才能满足5 000 m3/d的处理能力。3座Nereda®反应器可根据进水负荷大小做出相应的关闭和开启，并不是所有处理流程都在全天候运行，以增加处理流程的灵活性，降低能量消耗和维护费用。该工艺并没有刻意设立厌氧段和缺氧段，因此，不需要搅拌设备。
（4）污泥浓缩池。原有污水处理反应器被改造成污泥浓缩池。
（5）设备与控制。所有流量调节阀均为易于维护的气动调节阀。Nereda®反应器配备了AquaSuite®/Nereda®控制器，整个工艺流程完全自动控制，亦可实现远程控制。
Gansbaai污水处理厂改造为Nereda®工艺后，运行十分稳定，出水水质十分良好，用于灌溉附近的运动场地和芦苇地。值得一提的是，在不添任何化学药剂的情况下，Gansbaai污水处理厂Nereda®工艺出水磷含量远低于1 mg /L，比规定的10 mg /L更是低了几十倍。由于临近假期高峰时间，来自化粪池大量高浓度污水导致2010年1月进水磷和氨氮含量大幅增加，使2009年9月至2010年2月间的进水磷、氨氮浓度平均值分别达到19.25 mg/L和79.3 mg /L。尽管如此，Nereda®工艺对磷的平均去除率仍然达到83.5%，而出水氨氮浓度几乎没有发生变化， Nereda®工艺表现出很好的抗冲击负荷能力。2010年2月19日监测数据表明，好氧颗粒污泥SVI5=78.8 mL/g、SVI30=59.1 mL/g，表明Nereda®工艺污泥沉降性能也没有受到任何影响。
南非典型污水处理厂的处理效果
改造为Nereda®工艺后的处理效果
杂志简介
《中国给水排水》是面向全国给水排水和环境工程界的专业性科技期刊，具有较高的理论导向性和较强的工程实践性，被称为中国水行业的“首席杂志”、中文核心期刊、“中国百强科技期刊”中国精品科技期刊、中国科学引文数据库来源期刊（CSTP）。
爱尔兰第一座Nereda工艺污水处理厂建成运行
来源：赵亚乾中国给水排水
编者按:
好氧颗粒污泥工艺具有污泥沉降性能好、微生物浓度高、剩余污泥量少等特点，而且可以实现对COD、氮、磷的同步去除。好氧颗粒污泥这些与众不同的特点使得污水处理反应器占地面积大为减少，从而将污水处理反应器向空间可持续方向发展的潜力进一步增大。本文将分享都柏林大学赵亚乾教授对该技术在爱尔兰的full scale应用的介绍，以示水处理领域的同仁。
爱尔兰（及英国）的第一座以Nereda好氧颗粒污泥为工艺的污水处理厂已于2015年5月建成并投入运行。它坐落在爱尔兰南部科克（Cork）市的Clonakilty 镇。新建的Nereda工艺使原来污水厂以氧化沟为工艺的处理能力从5333人口当量提高为20500人口当量（目前爱尔兰的标准是1人口当量=200L污水，含60g BOD）。该污水厂由爱尔兰EPS公司投资，建设和承包运营20年。
图1 爱尔兰Clonakilty WWTP鸟瞰
图2 爱尔兰Clonakilty WWTP项目传单
目前在科克市辖区，还有另外2座采用Nereda工艺的污水处理厂正在开工建设，分别是新建的Carrigtohill污水厂和Lower Harbour污水厂。其处理能力分别为30000和65000人口当量。
Nereda工艺是以好氧颗粒污泥为核心的污水生物处理新技术，由荷兰Delft大学经20年研发而成。好氧颗粒污泥集多种群污水处理微生物为一体，形成独特的微生物网络结构，对污水中的有机物、氮、磷等均有很好的去除效果。
图3 好氧颗粒污泥中丰富的微生物种群
Nereda工艺实现了好氧、缺氧及厌氧池的三为一体，并由于好氧颗粒污泥的极高沉降性能为Nereda工艺省掉沉淀池，进而使其与传统活性污泥法相比整体规模缩小4倍，总能耗（设备，运行）降低50%，并大幅降低环境足迹效应。
图4 Nereda工艺的一体化池体
目前在世界上，Nereda工艺已有近30个项目的应用。其中已建成或在建的项目有10个，分别位于荷兰、爱尔兰、葡萄牙和南非等。筹备阶段的项目有近20个，分别位于英国、澳大利亚、巴西、法国、波兰、葡萄牙、德国和南非等。
中国给水排水
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