【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】好氧顆粒污泥自成立體分層的微生物群落，包含聚磷菌(PAOs)、氨氧化菌(AOB)、亞硝酸鹽氧化菌(NOB)、反硝化異養(yǎng)菌甚至還有厭氧氨氧化菌(anammox)。它的分層結(jié)構(gòu)使得顆粒污泥通過底物擴(kuò)散傳質(zhì)作用形成好氧層、缺氧層以及厭氧層，實(shí)現(xiàn)COD以及氮磷的去除。好氧顆粒大大改善了污泥的沉降性能，不需要生物絮凝來進(jìn)行泥水分離。

雖然優(yōu)點(diǎn)眾多，但由于RoyalHaskoningDHV公司(RHDHV)為該工藝技術(shù)申請了專利并取名Nereda®，因此目前該工藝的工程案例主要還是以RHDHV的工程案例為主。

但你是否知道，除了荷蘭的Nereda®，業(yè)內(nèi)也有其他可以培養(yǎng)好氧顆粒污泥的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，而且有著和Nereda®不一樣的賣點(diǎn)——他們稱在傳統(tǒng)的活性污泥工藝系統(tǒng)里就種出污泥顆粒。去年9月，來自瑞士的一個工程團(tuán)隊(duì)，在他們國家的著名水業(yè)刊物《Aqua & Gas》上，分享了相關(guān)案例。在本期微信專欄，小編就做一下搬運(yùn)工，看看運(yùn)行數(shù)據(jù)效果如何。

該項(xiàng)目位于在瑞士首都蘇黎世和列支敦士登國首都Vaduz之間的瑞士小城Bilten，污水廠的名字是Glarnerland。該污水廠建于1970年初，處理能力為70000人口當(dāng)量(PE),日處理量約23000m³。

2015年，Glarnerland污水廠面臨提標(biāo)改造的挑戰(zhàn)，不僅處理能力要從70000 PE提升到105000 PE，而且要滿足更高出水標(biāo)準(zhǔn)(微污染物的去除)。當(dāng)時的Glarnerland污水廠本身就面臨污泥沉降性能差的問題，如果選擇擴(kuò)建，費(fèi)用起碼要1000萬瑞士法郎(約7000萬人民幣)。此時，他們發(fā)現(xiàn)可能有一個更便宜的選擇。

項(xiàng)目亮點(diǎn)

早在2006年，DEMON厭氧氨氧化工藝的發(fā)明人Bernhard Wett博士就給Glarnerland污水廠搭建了一套側(cè)流DEMON系統(tǒng)，處理污泥脫水后的高氨氮廢水。脫氮率超過90%。也許由于這讓人信服的數(shù)據(jù)，該廠給了Wett博士一條主流處理線(共四條平行線)進(jìn)行主流厭氧氨氧化的試驗(yàn)。畢竟如果這能成功，將大大降低運(yùn)行成本。

可惜的是，當(dāng)時的側(cè)流DEMON富集的anammox菌不足以支撐主流的需求，但數(shù)據(jù)顯示污泥的沉降性能得到改善。為此，他們“作了點(diǎn)小弊”，使用了一種結(jié)構(gòu)和沉降性能和anammox菌顆粒污泥相同的人工載體材料，以加快顆粒污泥的形成。他們還給這種塑料填料取名Mimics®?？上У氖撬麄儧]有公開這種人造顆粒的照片，只有下邊使用前后的污泥對比圖。

能在16年前就想到用這樣的方法培養(yǎng)顆粒，小編自己是很佩服的。除了Glarnerland污水廠，Wett博士的旋流分離器還在奧地利的Strass污水廠大展身手。他也為這種篩選技術(shù)取了個厲害的名字，叫inDENSE™。而實(shí)際為Glarnerland污水廠承擔(dān)項(xiàng)目的EssDe則給這項(xiàng)技術(shù)取名S::Select®。

雖然眨眼看去，S::Select®和Nereda®工藝的造粒原理不同，前者使用了旋流分離器，后者則利用了SBR反應(yīng)池的進(jìn)水/出水-反應(yīng)-靜置的循環(huán)周期特性，但實(shí)際都是利用了重力篩選出能夠“留下來”的顆粒污泥。

中試

在可行性得到初步驗(yàn)證之后，Glarnerland污水廠請來了Eawag對S::Select®進(jìn)行放大中試，并進(jìn)一步了解Mimics®的性能。

結(jié)果顯示，使用S::Select®的主流處理線的硝化效果更好。他們認(rèn)為原因是硝化菌生長速率較慢，顆粒污泥有效延長了SRT，從而給與NOB菌更充足的時間完成硝化。

由于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最初認(rèn)為載體的使用是關(guān)鍵所在，所以Eawag也對Mimics®進(jìn)行了考察。結(jié)果顯示沒有在出水樣品中檢出Mimics®，但會有部分Mimics®通過旋流分離器進(jìn)入剩余污泥中(約10%，這些污泥會送去焚燒)。但他們也發(fā)現(xiàn)，在2015年夏天啟動完成后，即使再沒有添加新的填料，污泥沉降性能依然得以保持。

工程化

最初使用的間歇曝氣法，通過氨氮傳感器決定曝氣開關(guān)。

Glarnerland污水廠為四條平行處理線都分別安裝旋流分離器。

二沉池排出的污泥通過一個泵送進(jìn)旋流分離器，而且進(jìn)入旋流分離器前還會先經(jīng)過一個篩網(wǎng)，作用是防止旋流分離器的堵塞。在旋流分離器中，沉降性能好的污泥顆?；亓鞯缴锓磻?yīng)器，輕質(zhì)難沉降的污泥會在被甩出，然后收集到地下式的存儲罐中。每兩條平行線共用一個存儲罐，這些污泥會運(yùn)去進(jìn)行濃縮。

五年半的運(yùn)行

這次改造歷時五年半。最初三年，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)僅在其中一條線做中試，然后再加入一條。直到2019年夏天，四條線才全都配上了旋流分離器系統(tǒng)。

下圖是Glarnerland污水廠在2012-2020年間的SVI變化情況?？梢钥闯?，使用旋流分離器后，污泥沉降性能大大改善，從原來的>400mL/g降至<100mL/g。

如果你有福爾摩斯般的觀察力，可能會看出上圖在2019-2020年間的SVI有點(diǎn)偏高。這是為什么呢？原來，這是因?yàn)樵?019年秋天，污水廠進(jìn)行了化學(xué)強(qiáng)化預(yù)處理的調(diào)試，但這個變化卻導(dǎo)致了反硝化率的降低，流經(jīng)旋流分離器的污泥也減少了。直到10月份該調(diào)試結(jié)束后，SVI才有所回落。而且3號反應(yīng)池由于污泥量偏低，旋流分離器甚至停運(yùn)一段時間。但這也導(dǎo)致絮狀污泥的回升。在即使后來重啟旋流分離器，也花了兩個月才重新恢復(fù)穩(wěn)定。他們認(rèn)為，這說明旋流分離器不可或缺，一旦停運(yùn)，馬上會使輕質(zhì)絮狀污泥增加。

上圖中部的橙色圈圈則是2號反應(yīng)池出現(xiàn)了SVI升高的情況，但其他三個反應(yīng)池情況正常。這是由于2號反應(yīng)池的旋流分離器出口當(dāng)時出現(xiàn)堵塞問題導(dǎo)致的。

在去除效果方面，出水能滿足當(dāng)?shù)匾?。出水氨?lt;1 mg/L，亞硝態(tài)氮保持0.3mg/L的水平。但他們表示，由于化學(xué)強(qiáng)化預(yù)處理和協(xié)同消化兩個重大運(yùn)行變化，在2019年9月-2020年8月期間，污水廠的總脫氮率僅為40-50%。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)認(rèn)為在取消學(xué)強(qiáng)化預(yù)處理和厭氧消化進(jìn)料穩(wěn)定后，反硝化率會得到改善。但目前沒有實(shí)際數(shù)據(jù)支持這一觀點(diǎn)。

至于能耗方面，已有數(shù)據(jù)并沒有體現(xiàn)出非常顯著的提升。因?yàn)樵搹S2013和2014年的生物處理能耗為880000kWh/年，而在四條線都裝上旋流分離器系統(tǒng)后，能耗仍有815000kWh/年(盡管進(jìn)水負(fù)荷也有小量增加)。這和Wett博士在其他污水廠進(jìn)行的結(jié)果似乎是吻合，因?yàn)樵谄渌咐?，他也沒有將能耗改善作為亮點(diǎn)來提及。

微污染物處理

除了好氧顆粒污泥的升級改造之外，Glarnerland同期還進(jìn)行了另一項(xiàng)工作，就是測試微污染物的去除技術(shù)。因?yàn)檫@是瑞士對其國內(nèi)100多座污水廠提出的新要求，Glarnerland污水廠也在此名單中。Eawag在生物反應(yīng)池中投加了粉末活性炭，以此作為去除微污染物的手段。Eawag的化驗(yàn)結(jié)果顯示，生物反應(yīng)池出現(xiàn)粉末活性炭的積聚，這意味著旋流分離器截留了部分活性炭。這一方面說明砂濾前的活性炭數(shù)量沒有達(dá)到預(yù)計(jì)要求，需要進(jìn)行適量的額外投加，但有趣的是，在配有粉末活性炭的那條處理線(1號反應(yīng)池)，在進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化預(yù)處理期間的SVI增幅最小，這說明這些粉末可能無意間又充當(dāng)了污泥顆?；妮d體。

小結(jié)

這篇報告有兩位作者，一個來自Hunziker Betatech AG(工程公司)，一位來自Glarnerland水委會。這種身份的中立性應(yīng)該還是OK的。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)表示，S::Select®工藝的運(yùn)行難度不高，和傳統(tǒng)活性污泥法差不多。但有一點(diǎn)需要關(guān)注的，就是要對旋流分離器進(jìn)行定期檢查維護(hù)，防止堵塞的出現(xiàn)。但在這幾年的運(yùn)行中，設(shè)備供應(yīng)商也對此進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了自動化的解決方案，不過細(xì)節(jié)沒有在這份報告中提及。

總的來說，他們認(rèn)為長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證了這種工藝技術(shù)“very interesting”。由于它大大降低了池容的要求(甚至可以去掉兩條平行處理線)，而且能夠原位改造，因此特別適合用于現(xiàn)有污水廠的升級改造。他們認(rèn)為這種工藝有能力在市場上和荷蘭的Nereda競爭了。

這個工藝除了瑞士和奧地利，在瑞典、丹麥和美國都進(jìn)行過中試了，而且在美國，也有另外的公司在推廣類似的工藝技術(shù)。除了培養(yǎng)出好氧顆粒污泥，還能實(shí)現(xiàn)生物除磷，這對于需要升級改造而投資成本預(yù)算較低的污水廠，確實(shí)是一個值得考慮的選擇。

話說Glarnerland是一個風(fēng)景優(yōu)美的地方，所以污水廠除了提升技術(shù)含量之外，也在努力改善顏值，例如新建的厭氧消化池就使用了非常藝術(shù)的外觀造型，反應(yīng)池頂部也裝上光伏板。希望疫情過去之后，小編能前往實(shí)地給大家一睹其風(fēng)采。

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