好氧颗粒污泥工艺在市政污水处理中的研究与应用

1.3、颗粒污泥成形的影响因素

好氧颗粒污泥虽以污泥代谢活性高、消化速率快、运行连续性强及出水水质好等特点而备受青睐，但是由于运行条件苛刻、过程复杂等诸多限制因素，目前对好氧颗粒形成的影响因素的了解和报道还不够深入。综合已有文献，笔者就市政污水处理工艺中有机物种类及负荷、水力条件以及反应器结构等进行分析和阐述。

表3好氧颗粒污泥成形的影响因素

2、颗粒污泥的工程应用

过去20年中，废水生物处理理论研究和工程应用证明，固定化的活性污泥在水质净化方面比悬浮活性污泥更具有效率。2004年，荷兰DELFT大学vanLoosdrecht教授等人的全球专利成功运用到城市污水中试研究，其效明显。2008年，世界上第一个NeredaTM技术工艺的市政污水厂在南非Gansbaai落成，处理量为5000m3/d，出水经过消毒后，作为灌溉水回用，工艺的基建投资低20%，节电35~45%，年运行费用降低50%。

随后，2011年的荷兰Epe污水处理厂，设计规模为1500m3/h，设计运行温度为8~25℃，已成为荷兰全国能耗最低的市政污水厂（降低25%投资和运行费用），并完全满足总氮小于5mg/L、总磷小于0.3mg/L的出水限值要求。荷兰Garmerwolde污水厂的扩建工程自2013年开始运行投产以来，服务周边52万人口，处理能力提高到了30000m3/d，高峰流量为4200m3/h，出水水质TN小于7mg/L、TP小于1mg/L，完全满足排放标准要求，同时能耗降低了50~60%。

当前，荷兰公司DHV（RoyalHaskoningDHV）正在以Nereda作为技术品牌，对好氧颗粒污泥技术进行商业化推广。随着该技术的日渐成熟，DHV公司已在全球拥有20多个在市政污水中应用Nereda工艺的合同，也已经在巴西获得了多个合同，其中包括在Limeira（设计规模为57024m3/d）和在里约热内卢（设计规模为86400m3/d）的两座市政污水厂。

2.1、效果及优势

好氧颗粒污泥起源于上世纪80年代，因颗粒密实、沉降性能好、抗冲击和有毒污染物强和较强的脱氮除磷能力，目前其在已有市政污水处理工艺中发挥着无可比拟的优势。在现有成功案例的污水处理厂中，市政污染物中COD、BOD和SS等去除率均高达90%以上，而TN去除率也达到了80%以上，与传统絮体活性污泥技术法相比，好氧颗粒污泥平均节约能耗30%、土地20%，其运行成本节约更是高达50%。可见，虽然现有研究对颗粒污泥的成形理论和控制参数尚未有统一的定论，但好氧颗粒污泥技术正凭借其特有的技术优势，而快速全球化推广使用。

2.2、技术难点及解决方案

2.2.1、技术难点

当前，关于好氧污泥颗粒的研究时间尚短，其成形的理论和机制仍在积极研究之中，同时由于培养周期长和控制条件相对复杂等条件，大大限制了其工程化（特别是市政工程）领域的大量应用，加之以对好氧颗粒污泥的形成过程、形成环境条件等因素缺乏实践深入的探究，故而目前关于好氧颗粒污泥的研究，大部分还处于实验室阶段，因此现有工程化领域中关于好氧颗粒污泥的实践应用报道较少。

一般认为形成和稳定好氧颗粒污泥，生物有机负荷宜为2.5~15kgCOD/m3d，此负荷量在实验室条件下可以通过人工配水（如葡萄糖基质）来实现，而对于COD负荷较低（通常为150~250mg/L）且污染物复杂（包含颗粒有机物和其它潜在有害物质）的市政污水，颗粒污泥的形成相对困难，通常需要更长时间形成颗粒污泥，且所成形的颗粒污泥粒径更小。

此外，现有活性污泥法工艺大都采用完全混合式的处理方法，不能有效形成类似SBR水体动力学以及伴随的物质和能量转变，故而不利于反应池中形成大量的好氧颗粒污泥。同时，目前传统活性污泥法处理市政污水，效果仍然较好，而且现有污水厂升级改造的需求并不强烈，因此也阻碍了好氧颗粒污泥在市政污水厂的推广使用。

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