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專題報道
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如何在傳統A2O工藝里種出好氧顆粒污泥?

來源:武漢純水設備??????2022/5/9 10:10:38??????點擊:

武漢純水設備 www.fzsjcw.com/??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????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雖然優點眾多,但由于RoyalHaskoningDHV公司(RHDHV)為該工藝技術申請了專利并取名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?,業內也有其他可以培養好氧顆粒污泥的技術團隊,而且有著和Nereda?不一樣的賣點——他們稱在傳統的活性污泥工藝系統里就種出污泥顆粒。去年9月,來自瑞士的一個工程團隊,在他們國家的著名水業刊物《Aqua & Gas》上,分享了相關案例。在本期微信專欄,小編就做一下搬運工,看看運行數據效果如何。

該項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人口當量(PE),日處理量約23000m3。純水設備

2015年,Glarnerland污水廠面臨提標改造的挑戰,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準(微污染物的去除)。當時的Glarnerland污水廠本身就面臨污泥沉降性能差的問題,如果選擇擴建,費用起碼要1000萬瑞士法郎(7000萬人民幣)。此時,他們發現可能有一個更便宜的選擇。

項目亮點

早在2006年,DEMON厭氧氨氧化工藝的發明人Bernhard Wett博士就給Glarnerland污水廠搭建了一套側流DEMON系統,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據,該廠給了Wett博士一條主流處理線(共四條平行線)進行主流厭氧氨氧化的試驗。畢竟如果這能成功,將大大降低運行成本。

可惜的是,當時的側流DEMON富集的anammox菌不足以支撐主流的需求,但數據顯示污泥的沉降性能得到改善。為此,他們“作了點小弊”,使用了一種結構和沉降性能和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?。可惜的是他們沒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取了個厲害的名字,叫inDENSE?。而實際為Glarnerland污水廠承擔項目的EssDe則給這項技術取名。

雖然眨眼看去,S::Select?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反應池的進水/出水-反應-靜置的循環周期特性,但實際都是利用了重力篩選出能夠“留下來”的顆粒污泥。

在可行性得到初步驗證之后,Glarnerland污水廠請來了EawagS::Select?進行放大中試,并進一步了解Mimics?的性能。

結果顯示,使用S::Select?的主流處理線的硝化效果更好。他們認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。

由于項目團隊最初認為載體的使用是關鍵所在,所以Eawag也對Mimics?進行了考察。結果顯示沒有在出水樣品中檢出Mimics?,但會有部分Mimics?通過旋流分離器進入剩余污泥中(10%,這些污泥會送去焚燒)。但他們也發現,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。純水設備

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。

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旋流分離器,而且進入旋流分離器前還會先經過一個篩網,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粒回流到生物反應器,輕質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,這些污泥會運去進行濃縮。

五年半的運行

這次改造歷時五年半。最初三年,項目團隊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。

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有點偏高。這是為什么呢?原來,這是因為在2019年秋天,污水廠進行了化學強化預處理的調試,但這個變化卻導致了反硝化率的降低,流經旋流分離器的污泥也減少了。直到10月份該調試結束后,SVI才有所回落。而且3號反應池由于污泥量偏低,旋流分離器甚至停運一段時間。但這也導致絮狀污泥的回升。在即使后來重啟旋流分離器,也花了兩個月才重新恢復穩定。他們認為,這說明旋流分離器不可或缺,一旦停運,馬上會使輕質絮狀污泥增加。

在去除效果方面,出水能滿足當地要求。出水氨氮<1 mg/L,亞硝態氮保持0.3mg/L的水平。但他們表示,由于化學強化預處理和協同消化兩個重大運行變化,在20199-20208月期間,污水廠的總脫氮率僅為40-50%。項目團隊認為在取消學強化預處理和厭氧消化進料穩定后,反硝化率會得到改善。但目前沒有實際數據支持這一觀點。

至于能耗方面,已有數據并沒有體現出非常顯著的提升。因為該廠20132014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后,能耗仍有815000kWh/(盡管進水負荷也有小量增加)。這和Wett博士在其他污水廠進行的結果似乎是吻合,因為在其他案例中,他也沒有將能耗改善作為亮點來提及。

微污染物處理

純水設備除了好氧顆粒污泥的升級改造之外,Glarnerland同期還進行了另一項工作,就是測試微污染物的去除技術。因為這是瑞士對其國內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的化驗結果顯示,生物反應池出現粉末活性炭的積聚,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量沒有達到預計要求,需要進行適量的額外投加,但有趣的是,在配有粉末活性炭的那條處理線(1號反應池),在進行化學強化預處理期間的SVI增幅最小,這說明這些粉末可能無意間又充當了污泥顆粒化的載體。

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該還是OK的。項目團隊表示,S::Select?工藝的運行難度不高,和傳統活性污泥法差不多。但有一點需要關注的,就是要對旋流分離器進行定期檢查維護,防止堵塞的出現。但在這幾年的運行中,設備供應商也對此進行了改進,開發了自動化的解決方案,不過細節沒有在這份報告中提及。

總的來說,他們認為長期的運行經驗驗證了這種工藝技術“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有污水廠的升級改造。他們認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。除了培養出好氧顆粒污泥,還能實現生物除磷,這對于需要升級改造而投資成本預算較低的污水廠,確實是一個值得考慮的選擇。

話說Glarnerland是一個風景優美的地方,所以污水廠除了提升技術含量之外,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的外觀造型,反應池頂部也裝上光伏板。希望疫情過去之后,小編能前往實地給大家一睹其風采。水設備蘇州純水設備實驗室純水設備工業純水設備


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