王凱軍：連續流好氧顆粒污泥技術的突破與革新之路

時間： 2022-10-10 10:06

來源：中國水網

作者：王凱軍

8月3日下午，在“2022（第二十屆）水業戰略論壇”上，清華大學環境學院教授、國家環境保護技術管理與評估工程技術中心主任王凱軍，以“連續流好氧顆粒污泥技術突破——淺談華益德之大規模工程應用”為主題，講述了華益德公司連續流好氧顆粒污泥技術在30000噸示范項目中的應用，分享了華益德公司在連續流好氧顆粒污泥的工藝、機理以及突破。

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作為技術驅動型企業，華益德公司一直致力于連續流好氧顆粒污泥的培養、形成過程、顆粒化影響的研究工作，目前也將基于好氧顆粒污泥自主研發的（SPND）工藝應用于市政污水處理廠提標改造、白酒工業廢水、制藥工業廢水、醫院污水處理、村鎮污水處理等項目。

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王凱軍

追根溯源——好氧顆粒污泥的發展歷程和技術關鍵

王凱軍表示，污水處理顛覆性技術發明較少，目前較集中于厭氧氨氧化技術，衡量改造技術優劣的標準之一是節能和節省投資的比例問題，如果一個新技術不能節省30%，那么其就不能作為重大突破技術。活性污泥領域好氧顆粒污泥技術是具有重大創新的技術，活性污泥工藝一般較為復雜，但在好氧顆粒污泥中所有工藝單元化為一個工藝單元。如下圖所示，為荷蘭以代爾夫特為主發明的好氧顆粒污泥工藝，因為污泥濃度高、容積負荷高，顆粒污泥沉速快不用二沉池，所以節約75%占地；因沒有二沉池，所以沒有回流，節省30%能耗；因顆粒污泥結構特點，可以實現碳、氮、磷一體化去除，讓出水水質好。

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好氧顆粒污泥工藝對傳統活性污泥的替代

目前，全世界范圍內累計有3000多篇相關研究。如下圖所示，紅色部分是中國學術界的相關研究，僅有的幾篇連續流好氧污泥顆粒的相關研究也是從近幾年開始逐漸豐富。中文文章檢索于CNKI，將關鍵詞設置“好氧顆粒污泥”、“連續流”；英文文章檢索于Web of Science/Scopus，關鍵詞設置為“aerobic granular sludge”、“continuous flow”，將限制范圍鎖定在Article，結果顯示只有189篇相關研究，進一步去掉綜述及不相關文獻，結果顯示只有57篇連續流好氧顆粒污泥的密切相關研究（見下綠色小圖）。

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連續流好氧顆粒污泥的學術研究概況

在研究序批好氧顆粒污泥的3000多篇文章以及幾百個研究團隊中，只有Mark的研究組取得成功，并將序批式好氧顆粒污泥推向應用，其理論基礎是饑餓豐盛機理。在連續流活性污泥工藝中借助厭/缺氧、好氧手段等實現好氧顆粒污泥，目前相關研究主要有兩個方向：第一，以饑餓豐盛理論為主，試圖將幾個池子變成饑餓段和豐盛段；第二，借助選擇性理論，淘汰輕的絮體，其后進入加3分鐘或者5分鐘的沉淀池，通過選擇淘汰絮狀污泥。

連續流好氧顆粒污泥的相關研究和試驗之所以意義重大是因為連續流污水廠占絕大多數，連續流好氧顆粒污泥需求的污水流態和實際水廠的污水流態相匹配，更適于工程改造，更容易推廣應用。

目前，形成好氧顆粒污泥的技術關鍵是以豐盛－饑餓方式運行，采取3-5分鐘的沉淀時間，沖洗淘汰方式，顆粒污泥碳氮磷去除微生物的競爭優勢。除此之外，在好氧顆粒污泥培養中顆粒化不僅僅限于產甲烷微生物，與甲烷菌相類似的其他緩慢生長微生物中也可發生顆粒化現象。只要采用適合的反應器形式并以正確方式運行，在其他生物處理工藝也能形成顆粒污泥。其中升流式污泥床(USB)反應器結構有利于顆粒化過程。

推進研究——華益德連續流好氧顆粒污泥工藝路徑

王凱軍表示，華益德連續流好氧顆粒污泥工藝路徑最早并非誕生于實驗室，先是發現于湖北的200噸/天生活污水處理工程中，其后又在酒廠污水處理站升級改造工程中被發現，酒廠污水處理站污水來源為白酒廢水，設計處理水量為100m3，設計進水COD為10000mg/L。采用“調節池+UASB+一級SPND+二級SPND+混凝沉淀”工藝。

華益德公司在項目運營中發現的好氧顆粒污泥如下所示，好氧顆粒污泥沉淀性能良好，顆粒形態良好。但隨之也產生相關問題，好氧顆粒污泥產生的機理和原因是什么？

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