【举个例子】污水处理厂提标改造纪实

该厂的SHARON系统设计规模为3200m3/d，设计负荷为2400kgN/d，反应器由两个主反应池组成，有效容积4900m3(单体容积2450m3)，以序批式反应器方式进行，分进水、反应、沉淀、排水等过程，水力停留时间1.4-1.5天，进水NH4+-N浓度700-800mg/L，COD来源考虑为污泥干化浓缩液、工业废物、甲醇等，出水进入集水井。

该系统于2005年运行，后期试验了Markvan Loosdrecht教授研发的BABE®技术(Biological Augmentation Batch  Enhanced)，有效解决了主处理工艺与旁侧流工艺之间细菌差异性过大，菌种单一等问题，取得了提高旁侧流短程硝化反硝化效果、强化主处理工艺硝化能力等效果。

2.3好氧颗粒污泥系统(Nereda®)

好氧颗粒污泥技术作为近几十年来新开发的污水处理技术，通过微生物的自凝聚作用使得好氧污泥颗粒化，使絮状活性污泥成为颗粒状。与普通活性污泥相比具有不易发生污泥膨胀、污泥含量高(可达到10g/L)、沉降性能好、抗冲击负荷能力强、抗有毒有害物质侵扰、容积负荷率高、节地节能等特点[5]。经过近几十年的实验室和中试研究，在工业污水处理领域已经有较成熟的应用，近年开始已经在非洲、欧洲多地城镇污水处理厂开始了应用。

新建的好氧颗粒污泥系统独立平行于原有的AB法主处理工艺，由Royal  HaskoningDHV公司设计，采用其Nereda®技术，该技术以SBR方式运行，一个典型运行周期示意如图3所示，1为同时进出水(下进上出)，2为曝气反应，3为沉淀。主要原理为：总体上，通过控制沉淀时间、进水时间、进水流速等在反应器中形成并控制选择压，来促进好氧颗粒污泥的形成、生长和稳定;在厌氧进水条件下，从反应器底部进水，同时出水由反应器上部溢流堰溢出，易生物降解COD在颗粒床中被聚糖菌(GAO)和聚磷菌(PAO)在体内讯速吸收储存为聚糖类(PHA)等高分子聚合物，使得一般异养菌在厌氧条件下由于得不到氧而无法生长，同时聚磷菌释放正磷酸盐并强化聚磷菌在颗粒污泥中成为优势菌种;进水阶段结束后，反应器进入曝气阶段，由于大部分易降解碳源已被吸收，一般异氧菌得不到碳源仍无法生长，而在厌氧阶段储存有PHA的菌种得到较好生长，硝化菌在颗粒污泥表面进行氨氮的氧化，颗粒污泥粒径所造成的溶解氧浓度梯度、传质机制、结构特征等造成了局部的缺氧环境而产生同步硝化反硝化，同时厌氧条件下释放的正磷酸盐在好氧条件下被聚磷菌大量摄取，聚磷菌等之前摄取储存的PHA碳源在曝气阶段被缓释为各类反应提供部分碳源，从而使反硝化菌、硝化菌、聚磷菌等菌种协同工作，实现在反应器中同步去除COD、N和P;在曝气结束后，反应器进入沉淀阶段，被各菌种利用的COD、N、P等部分以细菌本体的形式随颗粒污泥的增长或以矿化物的形式积留在颗粒污泥内部而被留在反应器内、部分在出水时以剩余污泥的形式被排出反应器。

Garmerwolde污水处理厂的好氧颗粒污泥系统主要由两组SBR系统(圆形主体单体直径41m、高7.5m、有效容积9600m3)和一个进水缓冲池(用于缓存暴雨期间污水量，有效容积4000m3)组成，利用在线监控系统进行运行控制，于2013年开始运行，旱季最大流量4200m3/h。SBR实际运行一个周期时间为(亦可以根据进水水质、产泥率、出水要求、颗粒污泥培养选择压等动态调整)：旱季，进水(同时出水)1h、曝气5h、沉淀15-30min;雨季，进水(同时出水)1.5h、曝气1h、沉淀15-30min，两组SBR系统交替运行以保证连续处理，设计进水时间通常为0.5-1.5h，流速为2-10m/h[6]，相关运行参数见表1。实际运行操作控制要点为：进水上升流速控制约为3-3.3m/h;通过在水面以下0.5m处(刚刚在出水堰以下)的磷酸盐浓度来实时控制短流，当磷酸盐浓度达到设计限定值后立刻停止进水;有效体积交换率受到进水推流模式影响，经验值为65%，而在旱季为30-40%;曝气阶段DO浓度控制在1.9mg/L，当氨氮降低到设定值后减小曝气量以强化反硝化速率;当总氮和总磷均达到要求后进入下一个周期。

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