來源：郝曉地  中國(guó)給水排水

編者按:荷蘭代爾伏特理工大學(xué)(TU Delft)對(duì)好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀(jì)90年代中期，并于2005年與荷蘭某公司合作率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda®工藝。2008年12月，世界上第一座采用Nereda®工藝的市政污水處理示范工程——南非Gansbaai污水處理廠投入運(yùn)行，效果穩(wěn)定且出水水質(zhì)良好。那么，好氧顆�；�污泥技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)從概念-技術(shù)-工程這種“三級(jí)跳”式的技術(shù)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力過程的呢？請(qǐng)郝曉地教授給您慢慢道來！

從概念到技術(shù)

荷蘭代爾伏特理工大學(xué)(TU Delft)對(duì)好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀(jì)90年代中期。繼實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥穩(wěn)定化、良好的脫氮除磷能力以及對(duì)好氧顆粒污泥技術(shù)進(jìn)行工程化可行性評(píng)價(jià)之后，好氧顆粒污泥技術(shù)開始進(jìn)行生產(chǎn)性（中間）試驗(yàn)。2005年，TU Delft與荷蘭某公司率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda®工藝。這項(xiàng)由荷蘭水務(wù)研究基金（STOWA）資助、TU Delft提供技術(shù)、6個(gè)水務(wù)局予以工程配合，以及某公司具體實(shí)施工程的Nereda®工程化項(xiàng)目不僅在荷蘭開始應(yīng)用或構(gòu)建工程，而且在南非、葡萄牙、愛爾蘭等地亦開展工程化應(yīng)用。

Nereda®工藝運(yùn)行機(jī)理類似于SBR工藝，所有反應(yīng)過程均在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)序批式完成，主要由三個(gè)階段組成：進(jìn)/出水階段；曝氣階段；沉淀階段。

Nereda®工藝運(yùn)行過程圖解

通常情況下，Nereda®工藝中生物量濃度為6~12 kg/m3，好氧顆粒污泥（直徑≥ 0.212 mm）占到總泥量的80~90%，SVI5≈SVI30= 30~90 mL/g。對(duì)市政污水處理效果為：TN< 5~10 mg N/L，PO43--P< 1 mg P/L (不添加化學(xué)藥劑)，SS=10~20 mg/L(未二沉及過濾)。

從工程應(yīng)用角度看，Nereda®工藝與傳統(tǒng)污水處理工藝相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。例如：好氧顆粒污泥沉降速度快、沉降性能好、反應(yīng)器內(nèi)生物量高、反應(yīng)器占地少等。Nereda®工藝簡(jiǎn)約、緊湊的設(shè)計(jì)風(fēng)格還減少了機(jī)械設(shè)備（比如，回流泵、攪拌器等）數(shù)量，因而可以降低運(yùn)行過程中的能量消耗，簡(jiǎn)化反應(yīng)器的運(yùn)行操作，提高工藝的可靠性，并容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程控制。Nereda®工藝所有這些特點(diǎn)都直接意味著投資成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的大為降低。因此，好氧顆粒污泥技術(shù)被譽(yù)為一種可持續(xù)性技術(shù)。

好氧顆粒污泥與活性污泥的沉淀特性比較（沉淀5 min)

然而，好氧顆粒污泥技術(shù)在工程化應(yīng)用過程中也存在一些實(shí)際問題。與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，好氧顆粒污泥工藝啟動(dòng)運(yùn)行需要增加一個(gè)污泥顆�；�（造粒）的過程。污泥顆�；�過程較為緩慢，這就勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。為了加快造粒過程，可以采取一些技術(shù)措施，如：加強(qiáng)水力攪拌以獲得較高剪切力；縮短沉淀時(shí)間以選擇沉淀速度快、密度大的污泥顆粒；高、低負(fù)荷交替進(jìn)水；啟動(dòng)時(shí)即引入一定比例的顆粒化污泥作為晶種。好氧污泥顆粒造粒完成后，如果運(yùn)行不當(dāng)或者進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)較大，常常會(huì)導(dǎo)致顆粒污泥解體。因此，需要根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化運(yùn)行控制，以確保顆粒污泥完整的穩(wěn)定性。

基于Nereda®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

世界上第一座采用Nereda®工藝的市政污水處理示范工程首先在南非西角省的Gansbaai小鎮(zhèn)興建。該工程于2006年3月動(dòng)工，2008年9月完工，總投資為2 500萬蘭特（約合2 420萬元人民幣）。與相同規(guī)模的傳統(tǒng)污水處理工藝相比，該升級(jí)改造Nereda®工程節(jié)省2/3的占地面積，節(jié)省43%的總投資，降低20%基建費(fèi)用，削減50%運(yùn)行費(fèi)用。

基于Nereda®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

Gansbaai市政污水處理Nereda®工藝各部分的作用如下:

（1）進(jìn)水部分。由粗格柵、沉砂池、砂水分離器以及2 mm孔徑的細(xì)格柵組成。進(jìn)水與消毒部分的設(shè)計(jì)流量均為5 000 m3/d。

（2）進(jìn)水緩沖池。主要起調(diào)節(jié)進(jìn)水流量的作用，內(nèi)部安裝有兩臺(tái)進(jìn)水泵（一用一備），水泵在PLC控制下將污水抽送到Nereda®反應(yīng)器中。

（3）Nereda®反應(yīng)器。設(shè)有3座相同大小（D=18 m，H=7 m）的平行Nereda®反應(yīng)器，每座容積為1 600 m3。在反應(yīng)器內(nèi)部安裝有耐損淹沒盤式曝氣系統(tǒng)。設(shè)有2個(gè)完全自動(dòng)化運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)（一用一備），以提供反應(yīng)器曝氣之需要。鼓風(fēng)機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控自身運(yùn)行情況；一旦出現(xiàn)故障，工作鼓風(fēng)機(jī)則會(huì)自動(dòng)停機(jī)；與此同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器向中控室發(fā)出故障信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)備用鼓風(fēng)機(jī)。反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)均按進(jìn)水設(shè)計(jì)流量為4 500 m3/d設(shè)計(jì)，需要增加備用裝置才能滿足5 000 m3/d的處理能力。3座Nereda®反應(yīng)器可根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷大小做出相應(yīng)的關(guān)閉和開啟，并不是所有處理流程都在全天候運(yùn)行，以增加處理流程的靈活性，降低能量消耗和維護(hù)費(fèi)用。該工藝并沒有刻意設(shè)立厭氧段和缺氧段，因此，不需要攪拌設(shè)備。

（4）污泥濃縮池。原有污水處理反應(yīng)器被改造成污泥濃縮池。

（5）設(shè)備與控制。所有流量調(diào)節(jié)閥均為易于維護(hù)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。Nereda®反應(yīng)器配備了AquaSuite®/Nereda®控制器，整個(gè)工藝流程完全自動(dòng)控制，亦可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

Gansbaai污水處理廠改造為Nereda®工藝后，運(yùn)行十分穩(wěn)定，出水水質(zhì)十分良好，用于灌溉附近的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和蘆葦?shù)亍Ｖ档靡惶岬氖牵�在不添任何化學(xué)藥劑的情況下，Gansbaai污水處理廠Nereda®工藝出水磷含量遠(yuǎn)低于1 mg /L，比規(guī)定的10 mg /L更是低了幾十倍。由于臨近假期高峰時(shí)間，來自化糞池大量高濃度污水導(dǎo)致2010年1月進(jìn)水磷和氨氮含量大幅增加，使2009年9月至2010年2月間的進(jìn)水磷、氨氮濃度平均值分別達(dá)到19.25 mg/L和79.3 mg /L。盡管如此，Nereda®工藝對(duì)磷的平均去除率仍然達(dá)到83.5%，而出水氨氮濃度幾乎沒有發(fā)生變化， Nereda®工藝表現(xiàn)出很好的抗沖擊負(fù)荷能力。2010年2月19日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，好氧顆粒污泥SVI5=78.8 mL/g、SVI30=59.1 mL/g，表明Nereda®工藝污泥沉降性能也沒有受到任何影響。

南非典型污水處理廠的處理效果

改造為Nereda®工藝后的處理效果

雜志簡(jiǎn)介

《中國(guó)給水排水》是面向全國(guó)給水排水和環(huán)境工程界的專業(yè)性科技期刊，具有較高的理論導(dǎo)向性和較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，被稱為中國(guó)水行業(yè)的“首席雜志”、中文核心期刊、“中國(guó)百?gòu)?qiáng)科技期刊”中國(guó)精品科技期刊、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)來源期刊（CSTP）。

愛爾蘭第一座Nereda工藝污水處理廠建成運(yùn)行
 

來源：趙亞乾中國(guó)給水排水

編者按:

好氧顆粒污泥工藝具有污泥沉降性能好、微生物濃度高、剩余污泥量少等特點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)COD、氮、磷的同步去除。好氧顆粒污泥這些與眾不同的特點(diǎn)使得污水處理反應(yīng)器占地面積大為減少，從而將污水處理反應(yīng)器向空間可持續(xù)方向發(fā)展的潛力進(jìn)一步增大。本文將分享都柏林大學(xué)趙亞乾教授對(duì)該技術(shù)在愛爾蘭的full scale應(yīng)用的介紹，以示水處理領(lǐng)域的同仁。

愛爾蘭（及英國(guó)）的第一座以Nereda好氧顆粒污泥為工藝的污水處理廠已于2015年5月建成并投入運(yùn)行。它坐落在愛爾蘭南部科克（Cork）市的Clonakilty 鎮(zhèn)。新建的Nereda工藝使原來污水廠以氧化溝為工藝的處理能力從5333人口當(dāng)量提高為20500人口當(dāng)量（目前愛爾蘭的標(biāo)準(zhǔn)是1人口當(dāng)量=200L污水，含60g BOD）。該污水廠由愛爾蘭EPS公司投資，建設(shè)和承包運(yùn)營(yíng)20年。

圖1 愛爾蘭Clonakilty WWTP鳥瞰

圖2 愛爾蘭Clonakilty WWTP項(xiàng)目傳單

目前在科克市轄區(qū)，還有另外2座采用Nereda工藝的污水處理廠正在開工建設(shè)，分別是新建的Carrigtohill污水廠和Lower Harbour污水廠。其處理能力分別為30000和65000人口當(dāng)量。

Nereda工藝是以好氧顆粒污泥為核心的污水生物處理新技術(shù)，由荷蘭Delft大學(xué)經(jīng)20年研發(fā)而成。好氧顆粒污泥集多種群污水處理微生物為一體，形成獨(dú)特的微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)污水中的有機(jī)物、氮、磷等均有很好的去除效果。

圖3 好氧顆粒污泥中豐富的微生物種群

Nereda工藝實(shí)現(xiàn)了好氧、缺氧及厭氧池的三為一體，并由于好氧顆粒污泥的極高沉降性能為Nereda工藝省掉沉淀池，進(jìn)而使其與傳統(tǒng)活性污泥法相比整體規(guī)模縮小4倍，總能耗（設(shè)備，運(yùn)行）降低50%，并大幅降低環(huán)境足跡效應(yīng)。

圖4 Nereda工藝的一體化池體

目前在世界上，Nereda工藝已有近30個(gè)項(xiàng)目的應(yīng)用。其中已建成或在建的項(xiàng)目有10個(gè)，分別位于荷蘭、愛爾蘭、葡萄牙和南非等�；I備階段的項(xiàng)目有近20個(gè)，分別位于英國(guó)、澳大利亞、巴西、法國(guó)、波蘭、葡萄牙、德國(guó)和南非等。

編者按:荷蘭代爾伏特理工大學(xué)(TU Delft)對(duì)好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀(jì)90年代中期，并于2005年與荷蘭某公司合作率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda^®工藝。2008年12月，世界上第一座采用Nereda^®工藝的市政污水處理示范工程——南非Gansbaai污水處理廠投入運(yùn)行，效果穩(wěn)定且出水水質(zhì)良好。那么，好氧顆�；�污泥技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)從概念-技術(shù)-工程這種“三級(jí)跳”式的技術(shù)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力過程的呢？請(qǐng)郝曉地教授給您慢慢道來！

從概念到技術(shù)

荷蘭代爾伏特理工大學(xué)(TU Delft)對(duì)好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀(jì)90年代中期。繼實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥穩(wěn)定化、良好的脫氮除磷能力以及對(duì)好氧顆粒污泥技術(shù)進(jìn)行工程化可行性評(píng)價(jià)之后，好氧顆粒污泥技術(shù)開始進(jìn)行生產(chǎn)性（中間）試驗(yàn)。2005年，TU Delft與荷蘭某公司率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda^®工藝。這項(xiàng)由荷蘭水務(wù)研究基金（STOWA）資助、TU Delft提供技術(shù)、6個(gè)水務(wù)局予以工程配合，以及某公司具體實(shí)施工程的Nereda^®工程化項(xiàng)目不僅在荷蘭開始應(yīng)用或構(gòu)建工程，而且在南非、葡萄牙、愛爾蘭等地亦開展工程化應(yīng)用。

Nereda^®工藝運(yùn)行機(jī)理類似于SBR工藝，所有反應(yīng)過程均在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)序批式完成，主要由三個(gè)階段組成：進(jìn)/出水階段；曝氣階段；沉淀階段。

Nereda^®工藝運(yùn)行過程圖解

通常情況下，Nereda^®工藝中生物量濃度為6~12 kg/m³，好氧顆粒污泥（直徑≥ 0.212 mm）占到總泥量的80~90%，SVI₅≈SVI₃₀= 30~90 mL/g。對(duì)市政污水處理效果為：TN< 5~10 mg N/L，PO₄^3--P< 1 mg P/L (不添加化學(xué)藥劑)，SS=10~20 mg/L(未二沉及過濾)。

從工程應(yīng)用角度看，Nereda^®工藝與傳統(tǒng)污水處理工藝相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。例如：好氧顆粒污泥沉降速度快、沉降性能好、反應(yīng)器內(nèi)生物量高、反應(yīng)器占地少等。Nereda^®工藝簡(jiǎn)約、緊湊的設(shè)計(jì)風(fēng)格還減少了機(jī)械設(shè)備（比如，回流泵、攪拌器等）數(shù)量，因而可以降低運(yùn)行過程中的能量消耗，簡(jiǎn)化反應(yīng)器的運(yùn)行操作，提高工藝的可靠性，并容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程控制。Nereda^®工藝所有這些特點(diǎn)都直接意味著投資成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的大為降低。因此，好氧顆粒污泥技術(shù)被譽(yù)為一種可持續(xù)性技術(shù)。

好氧顆粒污泥與活性污泥的沉淀特性比較（沉淀5 min)

然而，好氧顆粒污泥技術(shù)在工程化應(yīng)用過程中也存在一些實(shí)際問題。與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，好氧顆粒污泥工藝啟動(dòng)運(yùn)行需要增加一個(gè)污泥顆粒化（造粒）的過程。污泥顆�；�過程較為緩慢，這就勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。為了加快造粒過程，可以采取一些技術(shù)措施，如：加強(qiáng)水力攪拌以獲得較高剪切力；縮短沉淀時(shí)間以選擇沉淀速度快、密度大的污泥顆粒；高、低負(fù)荷交替進(jìn)水；啟動(dòng)時(shí)即引入一定比例的顆粒化污泥作為晶種。好氧污泥顆粒造粒完成后，如果運(yùn)行不當(dāng)或者進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)較大，常常會(huì)導(dǎo)致顆粒污泥解體。因此，需要根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化運(yùn)行控制，以確保顆粒污泥完整的穩(wěn)定性。

基于Nereda^®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

世界上第一座采用Nereda^®工藝的市政污水處理示范工程首先在南非西角省的Gansbaai小鎮(zhèn)興建。該工程于2006年3月動(dòng)工，2008年9月完工，總投資為2 500萬蘭特（約合2 420萬元人民幣）。與相同規(guī)模的傳統(tǒng)污水處理工藝相比，該升級(jí)改造Nereda^®工程節(jié)省2/3的占地面積，節(jié)省43%的總投資，降低20%基建費(fèi)用，削減50%運(yùn)行費(fèi)用。

基于Nereda^®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

Gansbaai市政污水處理Nereda^® 工藝各部分的作用如下:

（1）進(jìn)水部分。由粗格柵、沉砂池、砂水分離器以及2 mm孔徑的細(xì)格柵組成。進(jìn)水與消毒部分的設(shè)計(jì)流量均為5 000 m³/d。

（2）進(jìn)水緩沖池。主要起調(diào)節(jié)進(jìn)水流量的作用，內(nèi)部安裝有兩臺(tái)進(jìn)水泵（一用一備），水泵在PLC控制下將污水抽送到Nereda_^®反應(yīng)器中。

（3）Nereda^®反應(yīng)器。設(shè)有3座相同大�。―=18 m，H=7 m）的平行Nereda^®反應(yīng)器，每座容積為1 600 m³。在反應(yīng)器內(nèi)部安裝有耐損淹沒盤式曝氣系統(tǒng)。設(shè)有2個(gè)完全自動(dòng)化運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)（一用一備），以提供反應(yīng)器曝氣之需要。鼓風(fēng)機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控自身運(yùn)行情況；一旦出現(xiàn)故障，工作鼓風(fēng)機(jī)則會(huì)自動(dòng)停機(jī)；與此同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器向中控室發(fā)出故障信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)備用鼓風(fēng)機(jī)。反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)均按進(jìn)水設(shè)計(jì)流量為4 500 m³/d設(shè)計(jì)，需要增加備用裝置才能滿足5 000 m³/d的處理能力。3座Nereda^®反應(yīng)器可根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷大小做出相應(yīng)的關(guān)閉和開啟，并不是所有處理流程都在全天候運(yùn)行，以增加處理流程的靈活性，降低能量消耗和維護(hù)費(fèi)用。該工藝并沒有刻意設(shè)立厭氧段和缺氧段，因此，不需要攪拌設(shè)備。

（4）污泥濃縮池。原有污水處理反應(yīng)器被改造成污泥濃縮池。

（5）設(shè)備與控制。所有流量調(diào)節(jié)閥均為易于維護(hù)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。Nereda^®反應(yīng)器配備了AquaSuite^®/Nereda^®控制器，整個(gè)工藝流程完全自動(dòng)控制，亦可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

Gansbaai污水處理廠改造為Nereda^®工藝后，運(yùn)行十分穩(wěn)定，出水水質(zhì)十分良好，用于灌溉附近的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和蘆葦?shù)�。值得一提的是，在不添任何化學(xué)藥劑的情況下，Gansbaai污水處理廠Nereda^®工藝出水磷含量遠(yuǎn)低于1 mg /L，比規(guī)定的10 mg /L更是低了幾十倍。由于臨近假期高峰時(shí)間，來自化糞池大量高濃度污水導(dǎo)致2010年1月進(jìn)水磷和氨氮含量大幅增加，使2009年9月至2010年2月間的進(jìn)水磷、氨氮濃度平均值分別達(dá)到19.25 mg/L和79.3 mg /L。盡管如此，Nereda^®工藝對(duì)磷的平均去除率仍然達(dá)到83.5%，而出水氨氮濃度幾乎沒有發(fā)生變化， Nereda^®工藝表現(xiàn)出很好的抗沖擊負(fù)荷能力。2010年2月19日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，好氧顆粒污泥SVI5=78.8 mL/g、SVI30=59.1 mL/g，表明Nereda^®工藝污泥沉降性能也沒有受到任何影響。

南非典型污水處理廠的處理效果

改造為Nereda^®工藝后的處理效果

雜志簡(jiǎn)介

《中國(guó)給水排水》是面向全國(guó)給水排水和環(huán)境工程界的專業(yè)性科技期刊，具有較高的理論導(dǎo)向性和較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，被稱為中國(guó)水行業(yè)的“首席雜志”、中文核心期刊、“中國(guó)百?gòu)?qiáng)科技期刊”中國(guó)精品科技期刊、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)來源期刊（CSTP）。

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