【谷騰環保網訊】1 成果簡介

近日，清(qing)華大(da)學(xue)環(huan)境學(xue)院(yuan)王凱(kai)軍教授團(tuan)隊和(he)北京(jing)華益德環(huan)境科技有限責任(ren)公司張凱(kai)淵(yuan)團(tuan)隊聯合在環(huan)境領(ling)域期刊中國(guo)給水排水上發表了(le)(le)(le)題為“連(lian)續流好(hao)氧(yang)(yang)顆粒污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥技術(shu)升(sheng)級(ji)現(xian)(xian)有污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)工程”的(de)(de)(de)(de)論文。該(gai)團(tuan)隊在繼(ji)3 000 m3/d的(de)(de)(de)(de)中試(shi)后，在河北省某市政污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠(chang)的(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)有構筑物中實(shi)施(shi)了(le)(le)(le)設計規模為2.5×104m3/d的(de)(de)(de)(de)微氧(yang)(yang)-好(hao)氧(yang)(yang)耦合沉淀一體式(shi)反應(ying)器，試(shi)圖將原AAO工藝(yi)升(sheng)級(ji)為連(lian)續流好(hao)氧(yang)(yang)顆粒污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥工藝(yi)。啟(qi)動1個月(yue)后，系統形成了(le)(le)(le)表面光滑、輪廓(kuo)清(qing)晰的(de)(de)(de)(de)好(hao)氧(yang)(yang)顆粒污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥。污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥平均(jun)粒徑為138.5 μm，粒徑>200 μm的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥占比達28.9%。平均(jun)出水COD、NH4+-N和(he)TN分別為25.5、0.5和(he)10.1 mg/L。此研究突(tu)破了(le)(le)(le)連(lian)續流好(hao)氧(yang)(yang)顆粒污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥工藝(yi)的(de)(de)(de)(de)技術(shu)瓶(ping)頸，為現(xian)(xian)有污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠(chang)升(sheng)級(ji)為好(hao)氧(yang)(yang)顆粒污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥工藝(yi)提供了(le)(le)(le)一種新的(de)(de)(de)(de)解決(jue)方案。

2 引言

 相比(bi)于(yu)傳統(tong)活性(xing)污(wu)(wu)泥工(gong)藝，好(hao)氧(yang)(yang)(yang)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥工(gong)藝能(neng)(neng)節省(sheng)50%~75%的(de)占地面積和20%~50%的(de)能(neng)(neng)耗，被認為是主導下(xia)(xia)一個(ge)世紀的(de)環境友(you)好(hao)的(de)污(wu)(wu)水(shui)處理(li)生物技術之一。世界范圍(wei)內(nei)已有(you)百余座污(wu)(wu)水(shui)處理(li)廠(chang)在(zai)序(xu)批式(shi)反(fan)應器(qi)中成功應用了好(hao)氧(yang)(yang)(yang)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥技術，但連續流模式(shi)下(xia)(xia)的(de)好(hao)氧(yang)(yang)(yang)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥技術還未取得突破性(xing)的(de)進展。基于(yu)此，該論文在(zai)某市(shi)政污(wu)(wu)水(shui)處理(li)廠(chang)的(de)現有(you)構筑物中實施了設(she)計規模為2.5×104m3/d的(de)微氧(yang)(yang)(yang)-好(hao)氧(yang)(yang)(yang)耦(ou)合沉淀一體式(shi)反(fan)應器(qi)，開(kai)展了連續流好(hao)氧(yang)(yang)(yang)顆(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥的(de)研究(jiu)。

3 圖文導讀

微氧(yang)-好氧(yang)耦合(he)沉(chen)淀一體(ti)式(shi)連續流好氧(yang)顆粒(li)污泥(ni)系(xi)統(tong)

連續流好氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)顆(ke)粒污(wu)(wu)泥系統由(you)原缺(que)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)和(he)(he)好氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)改(gai)(gai)造而(er)來(lai)，改(gai)(gai)造后(hou)由(you)微(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)、好氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)及置于好氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)(nei)部的(de)(de)(de)沉(chen)淀分(fen)離(li)裝置組成（圖1）。各(ge)單元(yuan)的(de)(de)(de)水(shui)力(li)停留時(shi)間分(fen)別為7.9 h、5.8 h和(he)(he)2.9 h。采用氣提回流控(kong)制(zhi)污(wu)(wu)泥回流比約為200%，污(wu)(wu)泥濃度保持在4~7 g/L，每日排泥控(kong)制(zhi)污(wu)(wu)泥齡為26~30天(tian)。調整曝氣量使得微(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)(nei)溶解(jie)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)為0.2~0.5 mg/L，好氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)(nei)溶解(jie)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)為1.0~3.0 mg/L。為了強化生物脫氮，按需定量投加乙酸鈉以(yi)補(bu)充碳源。與(yu)原AAO工(gong)藝相(xiang)比，系統：1）省去厭氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)， 2）微(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)代(dai)替缺(que)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)，3）內(nei)(nei)(nei)(nei)置的(de)(de)(de)沉(chen)淀裝置省去二(er)沉(chen)池(chi)(chi)(chi)，可節省36.8%的(de)(de)(de)占地面積和(he)(he)近1/3的(de)(de)(de)回流能(neng)耗。

以(yi)系統出水連續10天(tian)穩(wen)定達到地方標準為依據將試(shi)驗分(fen)為啟動階段(duan)（2021年(nian)4月(yue)(yue)(yue)21日(ri)(ri)-5月(yue)(yue)(yue)31日(ri)(ri)）和穩(wen)定運行(xing)階段(duan)；根據旱(han)雨(yu)季進水水質(zhi)差異，將穩(wen)定運行(xing)階段(duan)又(you)分(fen)為穩(wen)定運行(xing)階段(duan)I（雨(yu)季）和II（旱(han)季為主），時(shi)間分(fen)別為2021年(nian)6月(yue)(yue)(yue)1日(ri)(ri)-9月(yue)(yue)(yue)30日(ri)(ri)和2021年(nian)10月(yue)(yue)(yue)1日(ri)(ri)-2022年(nian)6月(yue)(yue)(yue)25日(ri)(ri)。

好氧顆粒污泥理化性質

系統(tong)接種平均(jun)(jun)粒(li)徑(jing)31.9 μm、且不含(han)有(you)粒(li)徑(jing)>200 μm顆(ke)(ke)粒(li)的(de)剩余污泥(ni)。啟(qi)動(dong)1個月后觀察(cha)到了(le)表面(mian)光(guang)滑、輪廓清晰的(de)顆(ke)(ke)粒(li)污泥(ni)（圖2）。在微觀下(xia)顆(ke)(ke)粒(li)污泥(ni)結(jie)構(gou)致密，主要(yao)由(you)球狀菌、桿狀菌、以及少(shao)量的(de)絲狀菌組成。在穩(wen)定(ding)運行階段，污泥(ni)平均(jun)(jun)粒(li)徑(jing)增大(da)到138.5 μm，粒(li)徑(jing)>200 μm的(de)顆(ke)(ke)粒(li)污泥(ni)占(zhan)比(bi)達(da)28.9%。SVI5和(he)SVI30最終(zhong)分別穩(wen)定(ding)在68.2和(he)56.8 mL/g，SVI5/SVI30為1.2。在長(chang)達(da)14個多月的(de)監測(ce)中，系統(tong)穩(wen)定(ding)性(xing)高，沒有(you)出(chu)現污泥(ni)沉降性(xing)能變(bian)差或顆(ke)(ke)粒(li)污泥(ni)占(zhan)比(bi)降低的(de)情況。

污染物去除效果

如圖3a所(suo)示，系統采取逐漸提高進水(shui)量的(de)(de)(de)啟(qi)動策略，由(you)初始(shi)的(de)(de)(de)9307 m3/d提高至1.5×104m3/d。但受限于旱季污水(shui)量小，啟(qi)動階段(duan)結(jie)束時，實(shi)際處(chu)理量為2.0×104m3/d，未能達(da)到設計(ji)值。進入穩定運行階段(duan)后，進水(shui)量增大，平均處(chu)理水(shui)量為2.4×104m3/d。最高日處(chu)理量達(da)3.5×104m3/d，為設計(ji)值的(de)(de)(de)1.4倍(bei)，系統具有較強的(de)(de)(de)耐沖擊能力。

系統污染(ran)物去(qu)除效(xiao)果(guo)如(ru)圖(tu)3b-d所(suo)示(shi)。啟(qi)動初期，由于污泥濃度和(he)(he)(he)(he)活(huo)性較低，污染(ran)物去(qu)除效(xiao)果(guo)較差。隨著系統運行(xing)到第10天，出水COD、NH4+-N和(he)(he)(he)(he)TN分(fen)別降低至44.0、1.4和(he)(he)(he)(he)8.4 mg/L，達(da)到一級A標準；第33天，出水COD、NH4+-N和(he)(he)(he)(he)TN分(fen)別為25.6、1.1和(he)(he)(he)(he)9.8 mg/L，達(da)到地(di)方標準，隨后(hou)進入穩(wen)定運行(xing)階段I。在穩(wen)定運行(xing)階段I（雨季），出水COD、NH4+-N和(he)(he)(he)(he)TN為26.0、0.6和(he)(he)(he)(he)11.1 mg/L，達(da)標率(lv)分(fen)別為95.9%、99.2%和(he)(he)(he)(he)100%。進入穩(wen)定運行(xing)階段II后(hou)，出水COD、NH4+-N和(he)(he)(he)(he)TN分(fen)別降低至25.5、0.5和(he)(he)(he)(he)10.1 mg/L。在這(zhe)一階段長達(da)268天的(de)監測中(zhong)，各污染(ran)物出水達(da)標率(lv)均達(da)100%。

技術經濟效益分析

將(jiang)提出的微(wei)氧-好(hao)氧耦合(he)沉淀一體式(shi)連續流好(hao)氧顆(ke)粒污(wu)泥(ni)系統與現有好(hao)氧顆(ke)粒污(wu)泥(ni)技術(shu)Nereda®和S::Select®（又名為Densified Activated Sludge）基于(yu)具體的工(gong)(gong)程案例(li)進行比較，各工(gong)(gong)藝流程如圖4所(suo)示(shi)，對比結果詳見表(biao)1。

與Nereda®技(ji)術(shu)相比，啟(qi)動時間更(geng)短，無需進(jin)水和(he)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)緩沖(chong)池(chi)，且現有連續流活性(xing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)工藝適(shi)當改(gai)造即可實施(shi)，適(shi)用場(chang)景更(geng)廣。與S::Select®技(ji)術(shu)相比，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)沉降(jiang)性(xing)能(neng)不受冬季低溫影響，且無需二沉池(chi)，在(zai)節地節能(neng)方(fang)面具有顯著優(you)勢。但本系統顆粒污(wu)(wu)(wu)泥(ni)占比較低。這主(zhu)要有兩方(fang)面的原因，一是(shi)Nereda®采(cai)(cai)用序批處(chu)理(li)模(mo)式，設置短的沉淀時間選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)性(xing)淘(tao)汰沉降(jiang)速度慢的絮(xu)狀污(wu)(wu)(wu)泥(ni)；S::Select®采(cai)(cai)用水力旋流器，選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)性(xing)淘(tao)汰密度低的絮(xu)狀污(wu)(wu)(wu)泥(ni)，但本系統目前缺乏(fa)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)壓(ya)。另一方(fang)面，Nereda®和(he)S::Select®工業(ye)化(hua)已有十余年，應用比較成熟，而本系統是(shi)首個應用案例，運(yun)行時間尚短，運(yun)行條件和(he)培養模(mo)式等還未優(you)化(hua)。

5 第一作者介紹

余誠：清華大(da)學環境學院博士研(yan)(yan)究(jiu)生。主(zhu)要(yao)從(cong)事合流制(zhi)溢流控制(zhi)、連續流好(hao)氧(yang)顆粒污(wu)泥和(he)厭氧(yang)氨氧(yang)化等污(wu)水(shui)處理方向的研(yan)(yan)究(jiu)。以第一作者(zhe)發表中英文論文7篇，作為技術骨干參與2項(xiang)“十三(san)五”水(shui)體污(wu)染控制(zhi)與治理科技重(zhong)大(da)專項(xiang)課題，主(zhu)持1項(xiang)校級研(yan)(yan)究(jiu)中心下設(she)課題。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章