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從概念到技術(shù)

荷蘭代爾伏特理工大學(xué)(TU Delft)對好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀(jì)90年代中期。繼實驗室實現(xiàn)好氧顆粒污泥穩(wěn)定化、良好的脫氮除磷能力以及對好氧顆粒污泥技術(shù)進(jìn)行工程化可行性評價之后，好氧顆粒污泥技術(shù)開始進(jìn)行生產(chǎn)性（中間）試驗。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。這項由荷蘭水務(wù)研究基金（STOWA）資助、TU Delft提供技術(shù)、6個水務(wù)局予以工程配合，以及某公司具體實施工程的Nereda?工程化項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?工藝運行機(jī)理類似于SBR工藝，所有反應(yīng)過程均在一個反應(yīng)器內(nèi)序批式完成，主要由三個階段組成：進(jìn)/出水階段；曝氣階段；沉淀階段。

Nereda?工藝運行過程圖解

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。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?工藝簡約、緊湊的設(shè)計風(fēng)格還減少了機(jī)械設(shè)備（比如，回流泵、攪拌器等）數(shù)量，因而可以降低運行過程中的能量消耗，簡化反應(yīng)器的運行操作，提高工藝的可靠性，并容易實現(xiàn)自動運行和遠(yuǎn)程控制。Nereda?工藝所有這些特點都直接意味著投資成本和運行維護(hù)費用的大為降低。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運行需要增加一個污泥顆?；ㄔ炝＃┑倪^程。污泥顆?；^程較為緩慢，這就勢必會延長啟動時間。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；啟動時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，如果運行不當(dāng)或者進(jìn)水負(fù)荷波動較大，常常會導(dǎo)致顆粒污泥解體。因此，需要根據(jù)實際情況優(yōu)化運行控制，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%基建費用，削減50%運行費用。

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個完全自動化運行的鼓風(fēng)機(jī)（一用一備），以提供反應(yīng)器曝氣之需要。鼓風(fēng)機(jī)會實時監(jiān)控自身運行情況；一旦出現(xiàn)故障，工作鼓風(fēng)機(jī)則會自動停機(jī)；與此同時，信號發(fā)生器向中控室發(fā)出故障信號，自動啟動備用鼓風(fēng)機(jī)。反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)均按進(jìn)水設(shè)計流量為4 500 m3/d設(shè)計，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行，以增加處理流程的靈活性，降低能量消耗和維護(hù)費用。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)的氣動調(diào)節(jié)閥。Nereda?反應(yīng)器配備了AquaSuite?/Nereda?控制器，整個工藝流程完全自動控制，亦可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

Gansbaai污水處理廠改造為Nereda?工藝后，運行十分穩(wěn)定，出水水質(zhì)十分良好，用于灌溉附近的運動場地和蘆葦?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