來源：郝曉地  中國給水排水

編者按:荷蘭代爾伏特理工大學(TU Delft)對好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀90年代中期，并于2005年與荷蘭某公司合作率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda®工藝。2008年12月，世界上第一座采用Nereda®工藝的市政污水處理示范工程——南非Gansbaai污水處理廠投入運行，效果穩(wěn)定且出水水質(zhì)良好。那么，好氧顆粒化污泥技術(shù)是如何實現(xiàn)從概念-技術(shù)-工程這種“三級跳”式的技術(shù)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力過程的呢？請郝曉地教授給您慢慢道來！

從概念到技術(shù)

荷蘭代爾伏特理工大學(TU Delft)對好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀90年代中期。繼實驗室實現(xiàn)好氧顆粒污泥穩(wěn)定化、良好的脫氮除磷能力以及對好氧顆粒污泥技術(shù)進行工程化可行性評價之后，好氧顆粒污泥技術(shù)開始進行生產(chǎn)性（中間）試驗。2005年，TU Delft與荷蘭某公司率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda®工藝。這項由荷蘭水務研究基金（STOWA）資助、TU Delft提供技術(shù)、6個水務局予以工程配合，以及某公司具體實施工程的Nereda®工程化項目不僅在荷蘭開始應用或構(gòu)建工程，而且在南非、葡萄牙、愛爾蘭等地亦開展工程化應用。

Nereda®工藝運行機理類似于SBR工藝，所有反應過程均在一個反應器內(nèi)序批式完成，主要由三個階段組成：進/出水階段；曝氣階段；沉淀階段。

Nereda®工藝運行過程圖解

通常情況下，Nereda®工藝中生物量濃度為6~12 kg/m3，好氧顆粒污泥（直徑≥ 0.212 mm）占到總泥量的80~90%，SVI5≈SVI30= 30~90 mL/g。對市政污水處理效果為：TN< 5~10 mg N/L，PO43--P< 1 mg P/L (不添加化學藥劑)，SS=10~20 mg/L(未二沉及過濾)。

從工程應用角度看，Nereda®工藝與傳統(tǒng)污水處理工藝相比具有明顯優(yōu)勢。例如：好氧顆粒污泥沉降速度快、沉降性能好、反應器內(nèi)生物量高、反應器占地少等。Nereda®工藝簡約、緊湊的設(shè)計風格還減少了機械設(shè)備（比如，回流泵、攪拌器等）數(shù)量，因而可以降低運行過程中的能量消耗，簡化反應器的運行操作，提高工藝的可靠性，并容易實現(xiàn)自動運行和遠程控制。Nereda®工藝所有這些特點都直接意味著投資成本和運行維護費用的大為降低。因此，好氧顆粒污泥技術(shù)被譽為一種可持續(xù)性技術(shù)。

好氧顆粒污泥與活性污泥的沉淀特性比較（沉淀5 min)

然而，好氧顆粒污泥技術(shù)在工程化應用過程中也存在一些實際問題。與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，好氧顆粒污泥工藝啟動運行需要增加一個污泥顆�；�（造粒）的過程。污泥顆�；�過程較為緩慢，這就勢必會延長啟動時間。為了加快造粒過程，可以采取一些技術(shù)措施，如：加強水力攪拌以獲得較高剪切力；縮短沉淀時間以選擇沉淀速度快、密度大的污泥顆粒；高、低負荷交替進水；啟動時即引入一定比例的顆粒化污泥作為晶種。好氧污泥顆粒造粒完成后，如果運行不當或者進水負荷波動較大，常常會導致顆粒污泥解體。因此，需要根據(jù)實際情況優(yōu)化運行控制，以確保顆粒污泥完整的穩(wěn)定性。

基于Nereda®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

世界上第一座采用Nereda®工藝的市政污水處理示范工程首先在南非西角省的Gansbaai小鎮(zhèn)興建。該工程于2006年3月動工，2008年9月完工，總投資為2 500萬蘭特（約合2 420萬元人民幣）。與相同規(guī)模的傳統(tǒng)污水處理工藝相比，該升級改造Nereda®工程節(jié)省2/3的占地面積，節(jié)省43%的總投資，降低20%基建費用，削減50%運行費用。

基于Nereda®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

Gansbaai市政污水處理Nereda®工藝各部分的作用如下:

（1）進水部分。由粗格柵、沉砂池、砂水分離器以及2 mm孔徑的細格柵組成。進水與消毒部分的設(shè)計流量均為5 000 m3/d。

（2）進水緩沖池。主要起調(diào)節(jié)進水流量的作用，內(nèi)部安裝有兩臺進水泵（一用一備），水泵在PLC控制下將污水抽送到Nereda®反應器中。

（3）Nereda®反應器。設(shè)有3座相同大�。―=18 m，H=7 m）的平行Nereda®反應器，每座容積為1 600 m3。在反應器內(nèi)部安裝有耐損淹沒盤式曝氣系統(tǒng)。設(shè)有2個完全自動化運行的鼓風機（一用一備），以提供反應器曝氣之需要。鼓風機會實時監(jiān)控自身運行情況；一旦出現(xiàn)故障，工作鼓風機則會自動停機；與此同時，信號發(fā)生器向中控室發(fā)出故障信號，自動啟動備用鼓風機。反應器和曝氣系統(tǒng)均按進水設(shè)計流量為4 500 m3/d設(shè)計，需要增加備用裝置才能滿足5 000 m3/d的處理能力。3座Nereda®反應器可根據(jù)進水負荷大小做出相應的關(guān)閉和開啟，并不是所有處理流程都在全天候運行，以增加處理流程的靈活性，降低能量消耗和維護費用。該工藝并沒有刻意設(shè)立厭氧段和缺氧段，因此，不需要攪拌設(shè)備。

（4）污泥濃縮池。原有污水處理反應器被改造成污泥濃縮池。

（5）設(shè)備與控制。所有流量調(diào)節(jié)閥均為易于維護的氣動調(diào)節(jié)閥。Nereda®反應器配備了AquaSuite®/Nereda®控制器，整個工藝流程完全自動控制，亦可實現(xiàn)遠程控制。

Gansbaai污水處理廠改造為Nereda®工藝后，運行十分穩(wěn)定，出水水質(zhì)十分良好，用于灌溉附近的運動場地和蘆葦?shù)亍Ｖ档靡惶岬氖牵�在不添任何化學藥劑的情況下，Gansbaai污水處理廠Nereda®工藝出水磷含量遠低于1 mg /L，比規(guī)定的10 mg /L更是低了幾十倍。由于臨近假期高峰時間，來自化糞池大量高濃度污水導致2010年1月進水磷和氨氮含量大幅增加，使2009年9月至2010年2月間的進水磷、氨氮濃度平均值分別達到19.25 mg/L和79.3 mg /L。盡管如此，Nereda®工藝對磷的平均去除率仍然達到83.5%，而出水氨氮濃度幾乎沒有發(fā)生變化， Nereda®工藝表現(xiàn)出很好的抗沖擊負荷能力。2010年2月19日監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，好氧顆粒污泥SVI5=78.8 mL/g、SVI30=59.1 mL/g，表明Nereda®工藝污泥沉降性能也沒有受到任何影響。

南非典型污水處理廠的處理效果

改造為Nereda®工藝后的處理效果

雜志簡介

《中國給水排水》是面向全國給水排水和環(huán)境工程界的專業(yè)性科技期刊，具有較高的理論導向性和較強的工程實踐性，被稱為中國水行業(yè)的“首席雜志”、中文核心期刊、“中國百強科技期刊”中國精品科技期刊、中國科學引文數(shù)據(jù)庫來源期刊（CSTP）。

愛爾蘭第一座Nereda工藝污水處理廠建成運行
 

來源：趙亞乾中國給水排水

編者按:

好氧顆粒污泥工藝具有污泥沉降性能好、微生物濃度高、剩余污泥量少等特點，而且可以實現(xiàn)對COD、氮、磷的同步去除。好氧顆粒污泥這些與眾不同的特點使得污水處理反應器占地面積大為減少，從而將污水處理反應器向空間可持續(xù)方向發(fā)展的潛力進一步增大。本文將分享都柏林大學趙亞乾教授對該技術(shù)在愛爾蘭的full scale應用的介紹，以示水處理領(lǐng)域的同仁。

愛爾蘭（及英國）的第一座以Nereda好氧顆粒污泥為工藝的污水處理廠已于2015年5月建成并投入運行。它坐落在愛爾蘭南部科克（Cork）市的Clonakilty 鎮(zhèn)。新建的Nereda工藝使原來污水廠以氧化溝為工藝的處理能力從5333人口當量提高為20500人口當量（目前愛爾蘭的標準是1人口當量=200L污水，含60g BOD）。該污水廠由愛爾蘭EPS公司投資，建設(shè)和承包運營20年。

圖1 愛爾蘭Clonakilty WWTP鳥瞰

圖2 愛爾蘭Clonakilty WWTP項目傳單

目前在科克市轄區(qū)，還有另外2座采用Nereda工藝的污水處理廠正在開工建設(shè)，分別是新建的Carrigtohill污水廠和Lower Harbour污水廠。其處理能力分別為30000和65000人口當量。

Nereda工藝是以好氧顆粒污泥為核心的污水生物處理新技術(shù)，由荷蘭Delft大學經(jīng)20年研發(fā)而成。好氧顆粒污泥集多種群污水處理微生物為一體，形成獨特的微生物網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，對污水中的有機物、氮、磷等均有很好的去除效果。

圖3 好氧顆粒污泥中豐富的微生物種群

Nereda工藝實現(xiàn)了好氧、缺氧及厭氧池的三為一體，并由于好氧顆粒污泥的極高沉降性能為Nereda工藝省掉沉淀池，進而使其與傳統(tǒng)活性污泥法相比整體規(guī)�？s小4倍，總能耗（設(shè)備，運行）降低50%，并大幅降低環(huán)境足跡效應。

圖4 Nereda工藝的一體化池體

目前在世界上，Nereda工藝已有近30個項目的應用。其中已建成或在建的項目有10個，分別位于荷蘭、愛爾蘭、葡萄牙和南非等�；I備階段的項目有近20個，分別位于英國、澳大利亞、巴西、法國、波蘭、葡萄牙、德國和南非等。

編者按:荷蘭代爾伏特理工大學(TU Delft)對好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀90年代中期，并于2005年與荷蘭某公司合作率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda^®工藝。2008年12月，世界上第一座采用Nereda^®工藝的市政污水處理示范工程——南非Gansbaai污水處理廠投入運行，效果穩(wěn)定且出水水質(zhì)良好。那么，好氧顆�；�污泥技術(shù)是如何實現(xiàn)從概念-技術(shù)-工程這種“三級跳”式的技術(shù)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力過程的呢？請郝曉地教授給您慢慢道來！

從概念到技術(shù)

荷蘭代爾伏特理工大學(TU Delft)對好氧顆粒污泥技術(shù)的研發(fā)工作始于上世紀90年代中期。繼實驗室實現(xiàn)好氧顆粒污泥穩(wěn)定化、良好的脫氮除磷能力以及對好氧顆粒污泥技術(shù)進行工程化可行性評價之后，好氧顆粒污泥技術(shù)開始進行生產(chǎn)性（中間）試驗。2005年，TU Delft與荷蘭某公司率先推出了基于好氧顆粒污泥中試技術(shù)的Nereda^®工藝。這項由荷蘭水務研究基金（STOWA）資助、TU Delft提供技術(shù)、6個水務局予以工程配合，以及某公司具體實施工程的Nereda^®工程化項目不僅在荷蘭開始應用或構(gòu)建工程，而且在南非、葡萄牙、愛爾蘭等地亦開展工程化應用。

Nereda^®工藝運行機理類似于SBR工藝，所有反應過程均在一個反應器內(nèi)序批式完成，主要由三個階段組成：進/出水階段；曝氣階段；沉淀階段。

Nereda^®工藝運行過程圖解

通常情況下，Nereda^®工藝中生物量濃度為6~12 kg/m³，好氧顆粒污泥（直徑≥ 0.212 mm）占到總泥量的80~90%，SVI₅≈SVI₃₀= 30~90 mL/g。對市政污水處理效果為：TN< 5~10 mg N/L，PO₄^3--P< 1 mg P/L (不添加化學藥劑)，SS=10~20 mg/L(未二沉及過濾)。

從工程應用角度看，Nereda^®工藝與傳統(tǒng)污水處理工藝相比具有明顯優(yōu)勢。例如：好氧顆粒污泥沉降速度快、沉降性能好、反應器內(nèi)生物量高、反應器占地少等。Nereda^®工藝簡約、緊湊的設(shè)計風格還減少了機械設(shè)備（比如，回流泵、攪拌器等）數(shù)量，因而可以降低運行過程中的能量消耗，簡化反應器的運行操作，提高工藝的可靠性，并容易實現(xiàn)自動運行和遠程控制。Nereda^®工藝所有這些特點都直接意味著投資成本和運行維護費用的大為降低。因此，好氧顆粒污泥技術(shù)被譽為一種可持續(xù)性技術(shù)。

好氧顆粒污泥與活性污泥的沉淀特性比較（沉淀5 min)

然而，好氧顆粒污泥技術(shù)在工程化應用過程中也存在一些實際問題。與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，好氧顆粒污泥工藝啟動運行需要增加一個污泥顆�；�（造粒）的過程。污泥顆�；�過程較為緩慢，這就勢必會延長啟動時間。為了加快造粒過程，可以采取一些技術(shù)措施，如：加強水力攪拌以獲得較高剪切力；縮短沉淀時間以選擇沉淀速度快、密度大的污泥顆粒；高、低負荷交替進水；啟動時即引入一定比例的顆�；�污泥作為晶種。好氧污泥顆粒造粒完成后，如果運行不當或者進水負荷波動較大，常常會導致顆粒污泥解體。因此，需要根據(jù)實際情況優(yōu)化運行控制，以確保顆粒污泥完整的穩(wěn)定性。

基于Nereda^®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

世界上第一座采用Nereda^®工藝的市政污水處理示范工程首先在南非西角省的Gansbaai小鎮(zhèn)興建。該工程于2006年3月動工，2008年9月完工，總投資為2 500萬蘭特（約合2 420萬元人民幣）。與相同規(guī)模的傳統(tǒng)污水處理工藝相比，該升級改造Nereda^®工程節(jié)省2/3的占地面積，節(jié)省43%的總投資，降低20%基建費用，削減50%運行費用。

基于Nereda^®技術(shù)的南非Gansbaai市政污水廠工藝流程

Gansbaai市政污水處理Nereda^® 工藝各部分的作用如下:

（1）進水部分。由粗格柵、沉砂池、砂水分離器以及2 mm孔徑的細格柵組成。進水與消毒部分的設(shè)計流量均為5 000 m³/d。

（2）進水緩沖池。主要起調(diào)節(jié)進水流量的作用，內(nèi)部安裝有兩臺進水泵（一用一備），水泵在PLC控制下將污水抽送到Nereda_^®反應器中。

（3）Nereda^®反應器。設(shè)有3座相同大�。―=18 m，H=7 m）的平行Nereda^®反應器，每座容積為1 600 m³。在反應器內(nèi)部安裝有耐損淹沒盤式曝氣系統(tǒng)。設(shè)有2個完全自動化運行的鼓風機（一用一備），以提供反應器曝氣之需要。鼓風機會實時監(jiān)控自身運行情況；一旦出現(xiàn)故障，工作鼓風機則會自動停機；與此同時，信號發(fā)生器向中控室發(fā)出故障信號，自動啟動備用鼓風機。反應器和曝氣系統(tǒng)均按進水設(shè)計流量為4 500 m³/d設(shè)計，需要增加備用裝置才能滿足5 000 m³/d的處理能力。3座Nereda^®反應器可根據(jù)進水負荷大小做出相應的關(guān)閉和開啟，并不是所有處理流程都在全天候運行，以增加處理流程的靈活性，降低能量消耗和維護費用。該工藝并沒有刻意設(shè)立厭氧段和缺氧段，因此，不需要攪拌設(shè)備。

（4）污泥濃縮池。原有污水處理反應器被改造成污泥濃縮池。

（5）設(shè)備與控制。所有流量調(diào)節(jié)閥均為易于維護的氣動調(diào)節(jié)閥。Nereda^®反應器配備了AquaSuite^®/Nereda^®控制器，整個工藝流程完全自動控制，亦可實現(xiàn)遠程控制。

Gansbaai污水處理廠改造為Nereda^®工藝后，運行十分穩(wěn)定，出水水質(zhì)十分良好，用于灌溉附近的運動場地和蘆葦?shù)�。值得一提的是，在不添任何化學藥劑的情況下，Gansbaai污水處理廠Nereda^®工藝出水磷含量遠低于1 mg /L，比規(guī)定的10 mg /L更是低了幾十倍。由于臨近假期高峰時間，來自化糞池大量高濃度污水導致2010年1月進水磷和氨氮含量大幅增加，使2009年9月至2010年2月間的進水磷、氨氮濃度平均值分別達到19.25 mg/L和79.3 mg /L。盡管如此，Nereda^®工藝對磷的平均去除率仍然達到83.5%，而出水氨氮濃度幾乎沒有發(fā)生變化， Nereda^®工藝表現(xiàn)出很好的抗沖擊負荷能力。2010年2月19日監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，好氧顆粒污泥SVI5=78.8 mL/g、SVI30=59.1 mL/g，表明Nereda^®工藝污泥沉降性能也沒有受到任何影響。

南非典型污水處理廠的處理效果

改造為Nereda^®工藝后的處理效果

雜志簡介

《中國給水排水》是面向全國給水排水和環(huán)境工程界的專業(yè)性科技期刊，具有較高的理論導向性和較強的工程實踐性，被稱為中國水行業(yè)的“首席雜志”、中文核心期刊、“中國百強科技期刊”中國精品科技期刊、中國科學引文數(shù)據(jù)庫來源期刊（CSTP）。

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