在污水處理界談技術(shù)創(chuàng)新，近幾年里曝光率最高的明星工藝之一必然少不了荷蘭的Nereda®。為什么Nereda® 會在荷蘭率先取得成功呢?這是一個值得探究的話題。
Nereda® 是基于好氧顆粒污泥(aerobic granularsludge) 的一種新型污水處理技術(shù)， 權(quán)屬荷蘭RoyalHaskoning DHV①公司。這種技術(shù)跟傳統(tǒng)活性污泥方法相比，其特點(diǎn)是沉降性能更出色，完全由生物質(zhì)組成，無需支撐載體，污泥濃度高，無污泥膨脹，其構(gòu)造使其能在一個微小顆粒實(shí)現(xiàn)去除COD 和脫氮除磷，因而能實(shí)踐一池理念的操作，能耗更低而且無需投加化學(xué)藥劑，并且占地更小，降低了建造和運(yùn)行成本。
Nereda技術(shù)自20世紀(jì)90年代，在TU Delft②實(shí)驗(yàn)室開始進(jìn)行研發(fā)，到2012年在荷蘭Epe建造的第一座fullscale市政污水處理廠的揭幕，歷經(jīng)了二十多年。它的成功是時下國內(nèi)所謂的公共私營合作制(Public-private partnership-PPP)的典范：參與到Nereda項(xiàng)目的組織包括了荷蘭應(yīng)用水研究基金③STOWA-Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer),工程咨詢服務(wù)公司RoyalHaskoning DHV 和荷蘭的六個水委會④，以及荷蘭代爾夫特大學(xué)TU Delft。另外，項(xiàng)目也得到了例如荷蘭基建與環(huán)境部的Water FrameworkDirective Innovation 基金等的資金資助。
如今，荷蘭已經(jīng)有多座基于 Nereda 技術(shù)的工程應(yīng)用，包括 Epe 污水廠 ( 水委會Waterschap Valleien Veluwe )、Vroomshoop 污水廠 ( 污水廠Waterschap Vechtstromen )、Dinxperlo 污水廠 ( 污水廠Waterschap Rijn en Ijssel )、Garmer wolde污水廠 ( 污水廠Waterschap Noorder zijlvest )。
2015年4月底，我作為當(dāng)時中國城市污水處理概念廠委員會派出的代表，前往荷蘭，借著瓦赫寧根大學(xué)(Wageningen University) 環(huán)境技術(shù)系50 周年慶典研討會之際，采訪了好氧顆粒污泥技術(shù)的主要貢獻(xiàn)組織和單位，對好氧顆粒污泥技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)行探究，了解這項(xiàng)技術(shù)是如何從荷蘭誕生并不斷成熟到最后投入到商業(yè)應(yīng)用的。同時，我們可以從中了解污水處理的荷蘭是如何腳踏實(shí)地實(shí)踐PPP模式并取得成功的，這對中國目前的污水處理可能有一點(diǎn)啟發(fā)作用。本文為我對荷蘭環(huán)境生物技術(shù)專家、好氧顆粒污泥的主要發(fā)明者、2012 年新加坡李光耀水獎獲得者、TU Delft代爾夫特大學(xué)教授暨生物技術(shù)系環(huán)境生物技術(shù)組組長Markvan Loosdrecht 教授進(jìn)行的錄音采訪的文字整理。
出現(xiàn)：工藝研發(fā)前的科學(xué)研究很有必要
Q 好氧顆粒污泥技術(shù)是不是真的像Royal HaskoningDHV 在他們的宣傳資料上所說的那樣，起源于您和德國的Peter Wilderer 教授當(dāng)年在慕尼黑Oktoberfest 啤酒節(jié)上的一次打賭呢?
A 我想一個想法的誕生并不像開關(guān)電燈那么簡單。我們在那之前就已經(jīng)對生物膜和顆粒污泥的形態(tài)學(xué)進(jìn)行了長時間的研究，有一部分的研究內(nèi)容跟好氧顆粒污泥相關(guān)。關(guān)于顆粒污泥形成機(jī)理的討論，當(dāng)時主流的觀點(diǎn)是由于微生物方面的原因造成的，而我和我的團(tuán)隊則認(rèn)為是物理方面的成因。自從我在1988年到TU Delft 工作以來就開始這方面的研究了，當(dāng)時其中一個研究課題是生物膜的形態(tài)學(xué)研究。一直以來我們和Peter Wilderer 在慕尼黑的研究團(tuán)隊都有良好的聯(lián)系。我們之間也有交流活動，例如博士生之間的交流等。當(dāng)時我們也是一起約好去參加Oktoberfest的，最后一天晚上我們回酒店的路上我們在想：我們能和Peter 的團(tuán)隊有什么合作的可能性?考慮到我的團(tuán)隊對顆粒污泥及其結(jié)構(gòu)已經(jīng)有一定的了解，而Peter 的團(tuán)隊一直都有做SBR 的研究，我們就想：如果能將我們對形態(tài)學(xué)的研究和他們對SBR 的興趣結(jié)合在一起，我們就能和慕尼黑工業(yè)大學(xué)一起建立一個很好的研究項(xiàng)目。后來合作就開始了：慕尼黑方面直接用實(shí)際污水做實(shí)驗(yàn)，我們Delft 則用人工合成的水來做研究。隨后我們招來第一個博士生JannekeBeun，她的博士項(xiàng)目是好氧顆粒污泥的原理論證。約在90 年代中期，她證明了在最極端困難的條件下也能夠形成好氧顆粒污泥。
Q 你認(rèn)為荷蘭團(tuán)隊率先獲得突破的原因在哪里?
A JannekeBeun 很快就發(fā)表了第一篇論文。這吸引到一些科研團(tuán)隊加入了這條研究線，不僅在荷蘭和慕尼黑，還有來自布里斯班、新加坡和臺灣等的團(tuán)隊，好氧顆粒污泥的研究變得熱鬧起來。他們還有不少開始了中試實(shí)驗(yàn)，慕尼黑也在其中。不過他們的試驗(yàn)并不成功，一部分原因是因?yàn)樗麄冞�沒有真正想清楚要種出顆粒污泥需要做什么 。如果你沒有搞清楚顆粒污泥的基本原理，結(jié)果就會出錯。所以如果一開始就使用真實(shí)的污水，是會存在問題的。而我們選擇的方法則是，先去證明即使在最困難的條件下，你還是能夠產(chǎn)生顆粒污泥，這樣反過來證明在其他條件中也能得到污泥顆粒，就是說先去進(jìn)行概念驗(yàn)證，然后再一步一步解決實(shí)際應(yīng)用中會遇到的復(fù)雜情況。
Q 請問是誰先提出了好氧顆粒污泥這個概念的?
A 我不知道。我認(rèn)為，原則上所有顆粒污泥的研究始于GatzeLettinga⑤。自那以后，世界各地的許多人，包括 瓦赫寧根大學(xué)的團(tuán)隊，也開始嘗試得到好氧顆粒污泥。但是他們都沒能取得成功。一部分原因是因?yàn)樗麄冄赜玫氖歉鶸ASB 之類的厭氧技術(shù)模式，只是把厭氧換成了好氧，但這樣是得不到顆粒污泥的。因?yàn)樗麄儾⒉皇窍热ジ忝靼孜勰嘈纬傻臋C(jī)理，而是先著手研發(fā)反應(yīng)器。這樣做的話，就不能意識到問題根源所在。你可能需要花費(fèi)好一段時間來搞清楚污泥的形態(tài)學(xué)原理，但一旦搞懂了，就能更好地把這些知識運(yùn)用上。所以從這點(diǎn)來說，工藝研發(fā)前的科學(xué)研究是很有用的。
注解:
① Royalhaskoning DHV：總部位于荷蘭，是荷蘭最大的工程咨詢服務(wù)供應(yīng)商。Nereda® 的技術(shù)研發(fā)來自DHV。
②TU Delft：代爾夫特理工大學(xué)(Technische Universiteit Delft)，世界頂尖的理工大學(xué)之一。生物技術(shù)系是該大學(xué)最大的學(xué)院之一，而其環(huán)境生物技術(shù)組則由著名教授Mark van Loosdrecht擔(dān)任組長。
③ 應(yīng)用水研究基金會(STOWA)：是專門給荷蘭從事水務(wù)的工作者搭建的研究平臺。參與者通過這個平臺去實(shí)現(xiàn)各種具有社會重要性的應(yīng)用技術(shù)類、基礎(chǔ)科學(xué)類、行政管理類和社會科學(xué)方面的研究活動。
④ 水委會：水委會是荷蘭最為古老的民主機(jī)構(gòu)之一，負(fù)責(zé)與水有關(guān)的大部分事務(wù)：維護(hù)堤防和土地排水及水的質(zhì)量，在國家的環(huán)境管理方面發(fā)揮著重要作用。
⑤ Gatze Lettinga：2009 年李光耀水獎獲得者、荷蘭WageningenUniversity 瓦赫寧根大學(xué)環(huán)境技術(shù)組厭氧消化及重復(fù)利用方向的名譽(yù)教授。他發(fā)明了全世界廣泛采用的UASB 厭氧反應(yīng)器，為厭氧處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用開創(chuàng)了新紀(jì)元，在污水處理圈子內(nèi)有“污水厭氧處理之父”之美譽(yù)。
未完待續(xù)...
好氧顆粒污泥技術(shù)的創(chuàng)新故事（上）
