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表1 好氧颗粒污泥系统相关运行参数表
好氧颗粒污泥系统的接种污泥来自于另一个好氧颗粒污泥污水处理厂的剩余污泥(SVI30=140mL/g,无明显颗粒污泥)。系统的实际运行根据颗粒化程度和处理效果分为两个阶段:(1)第一阶段为启动阶段(2013年9月-2014年2月),为确保出水水质达到阶段值(TN≤15mg/L,TP≤1mg/L),容积负荷率逐渐提升、单个运行周期时间不断缩减,同时好氧污泥颗粒化率稳步提升。实践表明,在某些情况下启动阶段容积负荷率必须适当降低。为确保在该阶段出水TP达到标准,须在干燥或者大雨气候下于运行周期结束后添加絮凝剂以辅助除磷。在该阶段末期,出水TN和TP平均值已经可以达到6.9mg/L和0.9mg/L。SVI5和SVI30分别从接种污泥的145mL/g和90mL/g降到70mL/g和50mL/g,生物量从3kg/m3增长到6.5kg/m3,颗粒化率从30%增长到大于80%。(2)第二阶段为正常运行阶段(2014年3月-12月),容积负荷率逐渐达到设计值,系统稳定运行,颗粒化正常,相关出水水质达到标准(见表2)。Fe(Ⅲ)/P(摩尔质量比)为0.18,TP去除率达到90%。在正常雨量和干燥天气下,TP完全由生物去除,不添加絮凝剂。SVI5和SVI30稳定在45mL/g和35mL/g,生物量增长到大于8kg/m3,80%的颗粒污泥粒径大于0.2mm,60%的颗粒污泥粒径大于1mm。Fish测试表明有大量的PAO菌种存在于好氧颗粒污泥中,而很难发现GAOs菌种。运行中,利用选择压来促进好氧颗粒污泥的形成,同时排出絮体,剩余污泥中仅发现有少量0.2mm左右的颗粒污泥。系统中的混合液污泥如图4所示。
表2 好氧颗粒污泥系统进出水水质
图4 系统中的混合液污泥形态
3 改造效果
3.1 短程硝化反硝化系统
该厂的短程消化反硝化系统(SHARON)氨氮去除率达到95%以上,对污泥消化液、污泥浓缩液及污泥干化处理出水等进行了有效处理,降低了主处理工艺的氮负荷。SHARON通过将氨氮氧化为亚硝酸盐节约了25%的曝气能耗、亚硝酸盐的反硝化节约了40%的外加BOD、在高温下进行亚硝酸盐的反硝化减少了50%的污泥产量、操作简单、工艺稳定度高。
全规模的升级工艺BABE®技术试验表明,该技术可以克服传统SHARON的部分缺点,是一种无剩余污泥的高效氮处理工艺。但Garmerwolde污水厂自2005年以来仍一直采用SHARON装置。
3.2 好氧颗粒污泥(Nereda®)
通过新建好氧颗粒污泥技术处理设施,该厂处理能力提高了40%(新增14万人口当量),取得了较好的效果,实际平面图见图5。实际运行中,好氧颗粒污泥系统的流量负荷在旱季达到总流量负荷的60%。
在荷兰气候条件下,出水水质能满足要求(7mgTN/L和1mgTP/L),在夏冬季节生物量能保持在较高水平(>8g/L)、SVI5稳定在45mL/g,温度对于好氧颗粒污泥的影响比传统活性污泥小。由于好氧颗粒污泥较高的生物量,处理设施的容积负荷率大大增加,好氧颗粒污泥系统处理相同水量所需的容积比普通活性污泥法减少33%(原处理工艺负荷为0.8m3/m3.d,好氧颗粒污泥系统为1.2m3/m3.d)。
该厂原AB法电耗约为0.33kW.h/m3(污泥处置电耗除外),好氧颗粒污泥法的能耗约为0.17kW.h/m3(污泥处置电耗除外),节能约49%。好氧颗粒污泥系统的电能消耗量为13.9kW.h/(PE150.year),这比当地的普通活性污泥法少约58-63%。
该厂好氧颗粒污泥系统建造费用约2000万欧元(0.07欧/m3)。原AB法运行费用约为0.07欧元/m3,好氧颗粒污泥系统运行费用约0.03欧元/m3,节省约50%。
图5 Garmerwolde污水厂处理厂鸟瞰图
4 结语
Garmerwolde污水处理厂2005年通过对原AB法增加旁侧流SHARON工艺、并在该系统添加碳源、进行强化短程硝化反硝化系统,减轻了主处理工艺的氮负荷;并于2013年新建了平行于AB法的好氧颗粒污泥系统,扩大了污水处理厂规模,节省了占地空间,满足新的环境标准,实现水质稳定达标排放,更为好氧颗粒污泥技术在市政污水处理厂的运用提供了实践经验。
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