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        1. 廈門沃泰科技有限公司

          Nereda好氧顆粒污泥工藝的脫氮除磷性能及工程實(shí)例

          時(shí)間:2022-12-26 閱讀:1304
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          Nereda好氧顆粒污泥工藝的脫氮除磷性能及工程實(shí)例

          Nereda®工藝是一種成熟可靠的應(yīng)用于污水生化處理的好氧顆粒污泥技術(shù)。憑借Nereda®反應(yīng)器的特殊內(nèi)件及運(yùn)行周期,Nereda®工藝具有同時(shí)脫氮除磷的優(yōu)異性能。以荷蘭3座應(yīng)用Nereda®技術(shù)的市政污水廠(Epe,UtrechtGarmerwolde污水廠)為工程案例,詳細(xì)介紹了它們的概況以及實(shí)際的脫氮除磷運(yùn)行表現(xiàn)。最后總結(jié)了Nereda®技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及應(yīng)用方面的競爭優(yōu)勢(shì)。

           

          在水環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格的背景下,全國多地如江蘇、浙江、安徽、云南、廣東、河北等重點(diǎn)區(qū)域以及流域相繼頒布和實(shí)施了嚴(yán)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的地方標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施均對(duì)污水處理廠的處理能力提出了更高要求,尤其是出水氮和磷的排放標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。因此,同時(shí)具備脫氮除磷功能的污水處理工藝是高排放標(biāo)準(zhǔn)污水廠的必然選擇。

          Nereda®工藝屬于好氧顆粒污泥(AGS)工藝的一種,是荷蘭斯康寧DHV公司與荷蘭代爾夫特理工大學(xué)于20世紀(jì)90年代開始研發(fā)的具有優(yōu)異的脫氮除磷性能的新型水處理工藝。至2022年初,在歐洲、非洲、澳大利亞、北美和南美洲,已運(yùn)行的Nereda®工藝污水處理設(shè)施已有50多座,總處理能力超過1300萬人口當(dāng)量(約260×104m3/d)。在已建成投運(yùn)的項(xiàng)目中,不乏日處理能力數(shù)萬乃至數(shù)十萬噸的大型污水處理廠,這表明該工藝可以應(yīng)用于不同規(guī)模的市政污水和工業(yè)廢水處理廠。目前,該工藝已進(jìn)入中國并建成了全規(guī)模的污水處理廠。pH基本的水指標(biāo)勢(shì)必成供求的點(diǎn),這對(duì)廣大的E-1312 pH電極,S400-RT33 pH電極制造商,比如美國BroadleyJames是個(gè)重大利好。美國BroadleyJames老牌的E-1312 pH電極,S400-RT33 pH電極制造商,必將中國的環(huán)保事業(yè)帶來可經(jīng)濟(jì)效益。我美國BroadleyJames產(chǎn)E-1312 pH電極,S400-RT33 pH電極經(jīng)久耐用,質(zhì)量可靠,測試準(zhǔn)確,廣泛應(yīng)用于各級(jí)環(huán)保污水監(jiān)測以及污水處理過程。

           

          與采用絮狀污泥的傳統(tǒng)活性污泥法或生物膜系統(tǒng)不同,Nereda®工藝中處理污水的微生物在不需要載體的情況下,可自發(fā)聚集為顆粒狀污泥。由于好氧顆粒污泥的體積較大,氧和水中的物質(zhì)無法全部進(jìn)入和滲透到顆粒的核心,因而在顆粒徑向上形成了濃度梯度。例如,越靠近污泥表面,氧濃度越高,在表面附近形成富氧區(qū);向里則構(gòu)成缺氧區(qū)乃至逐步過渡到核心的厭氧區(qū)。在不同分區(qū)中,存在著各自的優(yōu)勢(shì)微生物種群,這已被熒光原位雜交分析所證實(shí)。上述好氧顆粒污泥的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),使其在一個(gè)顆粒污泥上,即可達(dá)成COD、BOD5和氮、磷的同時(shí)高效去除。

          相關(guān)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí),通過控制豐盛-饑餓"、溶解氧的飽和度、進(jìn)水模式等方式可以優(yōu)化好氧顆粒污泥工藝的脫氮除磷性能。為此結(jié)合Nereda®工藝的運(yùn)行模式,闡釋了好氧顆粒污泥的脫氮除磷性能優(yōu)異的原因,同時(shí)結(jié)合荷蘭的3個(gè)典型工程案例,進(jìn)一步分析了Nereda®工藝實(shí)際的脫氮除磷表現(xiàn),以供參考。

          01 Nereda®工藝的脫氮除磷性能

          1.1 脫氮除磷基本過程

          相關(guān)熒光原位雜交分析已經(jīng)證實(shí),好氧顆粒最外層主要分布著硝化菌,顆粒內(nèi)部主要含聚磷菌、反硝化菌、聚糖菌等,這些菌群在傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)中也同樣存在。由代爾夫特理工大學(xué)提供的好氧顆粒污泥與活性污泥中的微生物種群分布如圖1所示。

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          對(duì)于傳統(tǒng)活性污泥和好氧顆粒污泥工藝去除生物營養(yǎng)物的過程而言,上述不同功能菌群發(fā)生的生化反應(yīng)基本是相同的。具體而言,聚磷菌在厭氧進(jìn)水期間將易生物降解的COD轉(zhuǎn)化為糖原或聚-β-羥丁酸(PHB)儲(chǔ)存,并釋放出磷酸鹽,而在曝氣期間聚磷菌使用儲(chǔ)存的PHB作為碳源并吸收厭氧期間釋放的磷酸鹽,同時(shí)硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。當(dāng)系統(tǒng)處于缺氧階段時(shí),反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?,完成反硝化過程。

          1.2 Nereda®工藝的運(yùn)行模式

          與傳統(tǒng)活性污泥工藝不同的是,Nereda®工藝在培養(yǎng)出具有良好沉降性能的好氧顆粒污泥的同時(shí),對(duì)廢水中的COD、氮和磷也具有顯著的去除效果。主要的原因在于其特殊的運(yùn)行模式(見圖2)和污泥篩選機(jī)制。

           

          同時(shí)進(jìn)水和出水在進(jìn)水階段,來水自反應(yīng)器的底部進(jìn)入,并通過特殊的布水內(nèi)件在接近柱塞流流態(tài)下穿過沉降的顆粒污泥床層。由于進(jìn)水為柱塞流的流態(tài),反應(yīng)器頂端的經(jīng)上一周期處理并凈化好的水與底部進(jìn)入的污水之間沒有摻混,使得經(jīng)過處理的污水能夠被置換(或者說推出")而成為出水;由此反應(yīng)器在出水的同時(shí)也在不斷進(jìn)水。不同于傳統(tǒng)的SBR工藝,Nereda®反應(yīng)器使用的是靜態(tài)固定潷水器而非移動(dòng)潷水器,且可以同時(shí)進(jìn)水和出水,不需要單獨(dú)設(shè)置耗時(shí)的潷水階段。另外,潷水過程中反應(yīng)器水位固定,也避免了傳統(tǒng)SBR系統(tǒng)水位變化造成的水頭浪費(fèi)"

          曝氣所有的生物處理過程幾乎都發(fā)生在曝氣反應(yīng)階段,通常采用微孔曝氣工藝。由于顆粒污泥體量較大,在其結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生氧濃度梯度,顆粒污泥最外層的有機(jī)污染物被高效氧化,同時(shí)硝化細(xì)菌也聚集在顆粒外層,將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。硝化產(chǎn)生的硝態(tài)氮擴(kuò)散到顆粒內(nèi)部的缺氧層后會(huì)發(fā)生反硝化反應(yīng),實(shí)現(xiàn)脫氮;此外,超常的生物吸磷過程也同時(shí)發(fā)生。

          快速沉降在這個(gè)階段,顆粒污泥與處理過的污水會(huì)實(shí)現(xiàn)泥水分離。由于顆粒污泥優(yōu)異的沉降特性,因此所需的沉降時(shí)間很短,通常為530min。泥水分離后,將曝氣階段生長和積累而形成的剩余污泥排出系統(tǒng)。

          1.3Nereda®工藝的脫氮除磷特點(diǎn)Nereda®系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行采用的是序批式SBR模式,但Nereda®工藝是專門為了培養(yǎng)好氧顆粒污泥而設(shè)計(jì)的,因此有著與眾不同的特點(diǎn)。

          首先,從微生物學(xué)角度,Nereda®工藝的設(shè)計(jì)充分利用了豐盛-饑餓"機(jī)制,即厭氧-好氧交替的運(yùn)行機(jī)制,篩選出了慢速生長的聚磷菌。通常Nereda®工藝的厭氧進(jìn)水時(shí)間較長,一般為0.62.0h。較長的厭氧時(shí)間可確保進(jìn)水階段所有易降解COD都能轉(zhuǎn)化為聚羥基脂肪酸(PHA),即儲(chǔ)存在微生物體內(nèi)的慢速可生物降解的聚合物。當(dāng)進(jìn)入曝氣階段后,微生物將主要利用內(nèi)部儲(chǔ)存的生物聚合物進(jìn)行好氧代謝,如此會(huì)降低細(xì)菌的生長速率。而較低的生長速率會(huì)使顆粒污泥的生長更慢、更密實(shí),因此維持顆粒污泥光滑的表面只需更小的剪切力。如此,培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥將更加穩(wěn)定。

          其次,從Nereda®工藝系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的表現(xiàn)可以發(fā)現(xiàn),依托于反應(yīng)器在線儀表如溶解氧(DO)、氨氮、硝酸鹽等監(jiān)測儀,通過靈活地優(yōu)化曝氣階段和缺氧階段的時(shí)間,以及改變曝氣系統(tǒng)的DO設(shè)定點(diǎn)等手段,可以調(diào)節(jié)生化系統(tǒng)的硝化與反硝化能力。在曝氣過程中,氨氮被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,由于顆粒中存在固有的氧梯度,微生物將利用外部的COD使一部分硝態(tài)氮在顆粒內(nèi)部的缺氧區(qū)發(fā)生反硝化反應(yīng),此為同時(shí)硝化反硝化過程。此外,相關(guān)研究還證實(shí)聚磷菌和聚糖菌在厭氧情況下儲(chǔ)存的生物聚合物也可充當(dāng)反硝化過程中的電子供體。同時(shí),在好氧條件下,聚磷菌將磷酸鹽儲(chǔ)存為聚磷化合物,從而實(shí)現(xiàn)反硝化和磷酸鹽去除的雙重功能。因此Nereda®工藝可以減輕聚磷菌與反硝化菌對(duì)進(jìn)水COD的競爭,節(jié)省COD的消耗,使更多的COD用于反硝化,從而提高氮的去除率。只要維持缺氧條件,聚磷菌就不會(huì)在液體中釋放磷酸鹽,這將使出水中的磷濃度也較低。


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