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德国STRABAG 干式厌氧处置工艺
 
王凯军:一连流好氧颗粒污泥技能的打破与改造之路

[2022-09-22] [点击:128]

8月3日下战书,在“2022(第二十届)水业”上,清华大学情况学院传授、国度情况掩护技能办理与评价工程技能中心主任王凯军,以“一连流好氧颗粒技能打破——浅谈华益德之大范围工程使用”为主题,报告了华益德公司一连流好氧颗粒污泥技能在30000吨树模项目中的使用,分享了华益德公司在一连流好氧颗粒污泥的工艺、机理以及打破。

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作为技能驱动型企业,华益德公司不停努力于一连流好氧颗粒污泥的培育、构成历程、颗粒化影响的研讨事情,现在也将基于好氧颗粒污泥自主研发的(SPND)工艺使用于市政厂提标改革、白酒、制药产业废水、医院污水处置、村镇污水处置等项目。

8月3日下战书,在“2022(第二十届)水业战略论坛”上,清华大学情况学院传授、国度情况掩护技能办理与评价工程技能中心主任王凯军,以“一连流好氧颗粒污泥技能打破——浅谈华益德之大范围工程使用”为主题,报告了华益德公司一连流好氧颗粒污泥技能在30000吨树模项目中的使用,分享了华益德公司在一连流好氧颗粒污泥的工艺、机理以及打破。

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王凯军

追根溯源——好氧颗粒污泥的开展进程和技能要害

王凯军表现,污水处置****性技能创造较少,现在较会合于厌氧氨氧化技能,权衡改革技能优劣的尺度之一是节能和节流投资的比例题目,假如一个新技能不克不及节流30%,那么其就不克不及作为严重打破技能。活性污泥范畴好氧颗粒污泥技能是具有严重创新的技能,活性污泥工艺一样平常较为庞大,但在好氧颗粒污泥中一切工艺单位化为一个工艺单位。如下图所示,为荷兰以代尔夫特为主创造的好氧颗粒污泥工艺,由于污泥浓度高、容积负荷高,颗粒污泥沉速快不必二沉池,以是浪费75%占地;因没有二沉池,以是没有回流,节流30%能耗;因颗粒污泥布局特点,可以完成碳、氮、磷一体化去除,让出水水质好。

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好氧颗粒污泥工艺对传统活性污泥的替换

现在,全天下范畴内累计有3000多篇相干研讨。如下图所示,白色局部是中国粹术界的相干研讨,仅有的几篇一连流好氧污泥颗粒的相干研讨也是从近几年开端渐渐丰厚。中文文章检索于CNKI,将要害词设置“好氧颗粒污泥”、“一连流”;英文文章检索于Web of Science/Scopus,要害词设置为“aerobic granular sludge”、“continuous flow”,将限定范畴锁定在Article,后果表现只要189篇相干研讨,进一步去失综述及不相干文献,后果表现只要57篇一连流好氧颗粒污泥的亲密相干研讨(见下绿色小图)。

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一连流好氧颗粒污泥的学术研讨概略

在研讨序批好氧颗粒污泥的3000多篇文章以及几百个研讨团队中,只要Mark的研讨组获得乐成,并将序批式好氧颗粒污泥推向使用,其实际底子是饥饿丰富机理。在一连流活性污泥工艺中借助厌/缺氧、好氧手腕等完成好氧颗粒污泥,现在相干研讨次要有两个偏向:第一,以饥饿丰富实际为主,试图将几个池子酿成饥饿段和丰富段;第二,借助选择性实际,镌汰轻的絮体,厥后进入加3分钟大概5分钟的沉淀池,经过选择镌汰絮状污泥。

一连流好氧颗粒污泥的相干研讨和实验之以是意义严重是由于一连流污水厂占绝大少数,一连流好氧颗粒污泥需求的污水流态和实践水厂的污水流态相婚配,更适于工程改革,更容易推行使用。

现在,构成好氧颗粒污泥的技能要害因此丰富-饥饿方法运转,接纳3-5分钟的沉淀工夫,冲洗镌汰方法,颗粒污泥碳氮磷去除微生物的竞争上风。除此之外,在好氧颗粒污泥培育中颗粒化不但仅限于产甲烷微生物,与甲烷菌相相似的其他迟缓生长微生物中也可产生颗粒化征象。只需接纳合适的反响器情势并以准确方法运转,在其他生物处置工艺也能构成颗粒污泥。此中升流式污泥床(USB)反响器布局有利于颗粒化历程。

推进研讨——华益德一连流好氧颗粒污泥工艺途径

王凯军表现,华益德一连流好氧颗粒污泥工艺途径最早并非降生于实行室,先是发明于湖北的200吨/天生存污水处置工程中,厥后又在酒厂污水处置站晋级改革工程中被发明,酒厂污水处置站污水泉源为白酒废水,设计处置水量为100m³,设计进水COD为10000mg/L。接纳“调治池+UASB+一级SPND+二级SPND+混凝沉淀”工艺。

华益德公司在项目运营中发明的好氧颗粒污泥如下所示,好氧颗粒污泥沉淀功能精良,颗粒形状精良。但随之也发生相干题目,好氧颗粒污泥发生的机理和缘故原由是什么?

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随后,华益德公司约请王凯军教师跟踪30000吨树模项目一连流好氧颗粒污泥征象的研讨。如下图所示,华益德公司对一连流好氧颗粒污泥征象的研讨分为以下两个局部:

第一局部是左上方白色地区的3000m³/d中试实行区,使用缺氧、好氧南北极情势举行实验,从研讨后果来看,在3000m³/d中试实行中呈现局部颗粒污泥征象,在该阶段颗粒化水平不太高;

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第二局部是25000m³/d到27000m³/d中试实行区,在原有缺氧、好氧的氧化沟中,分为一个缺氧区、一个好氧区,好氧区上部有分散器,以该种情势举行改革。从耗时两年获得改革结果可以从处置量、出水COD、氨氮浓度等方面来看:

从处置量和出水COD来看,雨季来水量少,均匀处置量约莫是2.5万吨;旱季来水量大,处置水量靠近3万吨,雨天乃至会凌驾3万方。出水COD方面,撤除启动时有动摇外,其他均波动达标,2021年、2022年均波动在25mg/L左右。

从出水氨氮波动性来看,出水NH3-N完成波动达标,均匀0.6 mg/L;较改革前的1.9mg/L,低落1.2mg/L;出水TN完成波动达标,均匀10.3mg/L;较改革前的13.6mg/L,低落2.7mg/L,水质提拔分明,日均出水波动达标,消弭了该厂出水总氮不达标的危害。从统计学角度动身,出水氨氮值在2021年的最大值为-1.4 mg/L ;2022年的最大值为-0.83mg/L,均远低于较改革前的1.9mg/L。出水总氮值在2021年最大值为的-14.6mg/L;2022年的最大值为-13.5mg/L,均远低于改革前的13.6mg/L。

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从颗粒污泥构成、粒径等来看,污泥颗粒化比例在20%左右。启动后,颗粒化比例宁静均粒径均渐渐降低;在11月尾,由于夏季水温低落,颗粒化比例宁静均粒径的两项目标降落;从粒径散布状况来看,粒径<0.1µm的污泥渐渐增加,污泥粒径渐渐增大。

探求实质—华益德公司一连流好氧颗粒污泥机理

1.一连流好氧颗粒污泥的非常征象剖析

王凯军表现华益德的研讨没有拘泥于饥饿丰富实际中,一连流好氧颗粒污泥研讨发明一个变态征象,在缺氧区大局部氨氮和总氮失掉去除,不像序批工艺总氮次要在好氧区被去除。基于变态征象对其菌群举行研讨,发明颗粒污泥中存在如存在PAO、DPAO、GAO功效菌等各种反硝化细菌。

经过间歇式活性污泥法实行,对颗粒污泥举行强曝气处置,在曝气历程察看氮的变革,经过察看可以看出:颗粒污泥较多的氨氮去除量较多。其缘故原由是颗粒污泥布局招致同步硝化反硝化征象产生,曝气历程中氨氮转化为硝酸盐,在颗粒污泥外部产生反硝化征象。粒径肯定状况下,外部缺/厌氧区随着DO增长而增加;假如DO肯定状况下,厌氧区随粒径增加而增加。证明粒径>0.2mm的污泥具有同步硝化反硝化才能,小于0.2mm的污泥异样具有同步硝化反硝化才能,因而推测微氧池产生了同步硝化反硝化。

2. 一连流好氧颗粒污泥的饥饿-丰富实际研讨

如前所述,现阶段少数实际以丰富为主,丰富条件是为有充足的底物维持微生物生长的条件,微生物汲取挥发酸之后变化活性胞内聚合物,生长较为迟缓的聚磷菌可以开展,在一连的好氧污泥颗粒中丰富条件判别的尺度是借助动力学实际权衡,历程较为庞大。华益德对反响器第一个池子处于微氧形态,但又有富足的曝宇量足以将少量氨氮转化硝酸盐,反响器处于好氧形态,饥饿征象无法产生。

王凯军传授依据华益德公司的实行后果试图表明这一题目,针对一连流好氧颗粒污泥历程提出剪切诱导的逆饥饿-丰富颗粒化构成历程的假说。剪切诱导的逆饥饿-丰富颗粒化历程可以被分为三步:第一步颗粒污泥前体构成历程是絮状污泥在曝气剪切力作用下,构成颗粒污泥前体。在三千多篇相干学术研讨中大局部都支持剪切力作用下构成颗粒污泥这一征象,在高负荷的内置沉淀池构成选择作用;第二步颗粒污泥生长:颗粒污泥前体重复回流进入微氧池,在绝对丰富条件下得以敏捷生长,即:颗粒污泥在好氧区回流到缺氧区后,在不停生长中天生肯定粒径,从而招致微情况产生改动;第三步颗粒污泥分层成熟:肯定粒径的颗粒污泥在微氧池情况条件下,功效微生物分层生长,终极构成成熟的颗粒污泥。

 

最初,王凯军表现,国际上现在对一连流好氧颗粒污泥的研讨次要由两种实际引导:第一是饥饿丰富实际;第二是选择压实际。华益德在一连流好氧颗粒污泥的研讨意义有两点:第一,借助消费性范围3万吨程度,开端完成好氧颗粒污泥;第二,在特定反响器布局中体现出共同的机制。华益德公司在一连流好氧颗粒污研讨中体现出的机制能否具有广泛性,是下一步必要深化研讨的,异样该机制的发明关于一连流好氧颗粒污泥的研讨也黑白常紧张的,将来值得在华益德公司研讨底子上推进相干技能的开展。

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