王凯军：连续流好氧颗粒污泥技术的突破与革新之路

时间： 2022-10-10 10:06

来源：中国水网

作者：王凯军

8月3日下午，在“2022（第二十届）水业战略论坛”上，清华大学环境学院教授、国家环境保护技术管理与评估工程技术中心主任王凯军，以“连续流好氧颗粒污泥技术突破——浅谈华益德之大规模工程应用”为主题，讲述了华益德公司连续流好氧颗粒污泥技术在30000吨示范项目中的应用，分享了华益德公司在连续流好氧颗粒污泥的工艺、机理以及突破。

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作为技术驱动型企业，华益德公司一直致力于连续流好氧颗粒污泥的培养、形成过程、颗粒化影响的研究工作，目前也将基于好氧颗粒污泥自主研发的（SPND）工艺应用于市政污水处理厂提标改造、白酒工业废水、制药工业废水、医院污水处理、村镇污水处理等项目。

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王凯军

追根溯源——好氧颗粒污泥的发展历程和技术关键

王凯军表示，污水处理颠覆性技术发明较少，目前较集中于厌氧氨氧化技术，衡量改造技术优劣的标准之一是节能和节省投资的比例问题，如果一个新技术不能节省30%，那么其就不能作为重大突破技术。活性污泥领域好氧颗粒污泥技术是具有重大创新的技术，活性污泥工艺一般较为复杂，但在好氧颗粒污泥中所有工艺单元化为一个工艺单元。如下图所示，为荷兰以代尔夫特为主发明的好氧颗粒污泥工艺，因为污泥浓度高、容积负荷高，颗粒污泥沉速快不用二沉池，所以节约75%占地；因没有二沉池，所以没有回流，节省30%能耗；因颗粒污泥结构特点，可以实现碳、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代

目前，全世界范围内累计有3000多篇相关研究。如下图所示，红色部分是中国学术界的相关研究，仅有的几篇连续流好氧污泥颗粒的相关研究也是从近几年开始逐渐丰富。中文文章检索于CNKI，将关键词设置“好氧颗粒污泥”、“连续流”；英文文章检索于Web of Science/Scopus，关键词设置为“aerobic granular sludge”、“continuous flow”，将限制范围锁定在Article，结果显示只有189篇相关研究，进一步去掉综述及不相关文献，结果显示只有57篇连续流好氧颗粒污泥的密切相关研究（见下绿色小图）。

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连续流好氧颗粒污泥的学术研究概况

在研究序批好氧颗粒污泥的3000多篇文章以及几百个研究团队中，只有Mark的研究组取得成功，并将序批式好氧颗粒污泥推向应用，其理论基础是饥饿丰盛机理。在连续流活性污泥工艺中借助厌/缺氧、好氧手段等实现好氧颗粒污泥，目前相关研究主要有两个方向：第一，以饥饿丰盛理论为主，试图将几个池子变成饥饿段和丰盛段；第二，借助选择性理论，淘汰轻的絮体，其后进入加3分钟或者5分钟的沉淀池，通过选择淘汰絮状污泥。

连续流好氧颗粒污泥的相关研究和试验之所以意义重大是因为连续流污水厂占绝大多数，连续流好氧颗粒污泥需求的污水流态和实际水厂的污水流态相匹配，更适于工程改造，更容易推广应用。

目前，形成好氧颗粒污泥的技术关键是以丰盛－饥饿方式运行，采取3-5分钟的沉淀时间，冲洗淘汰方式，颗粒污泥碳氮磷去除微生物的竞争优势。除此之外，在好氧颗粒污泥培养中颗粒化不仅仅限于产甲烷微生物，与甲烷菌相类似的其他缓慢生长微生物中也可发生颗粒化现象。只要采用适合的反应器形式并以正确方式运行，在其他生物处理工艺也能形成颗粒污泥。其中升流式污泥床(USB)反应器结构有利于颗粒化过程。

推进研究——华益德连续流好氧颗粒污泥工艺路径

王凯军表示，华益德连续流好氧颗粒污泥工艺路径最早并非诞生于实验室，先是发现于湖北的200吨/天生活污水处理工程中，其后又在酒厂污水处理站升级改造工程中被发现，酒厂污水处理站污水来源为白酒废水，设计处理水量为100m³，设计进水COD为10000mg/L。采用“调节池+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现的好氧颗粒污泥如下所示，好氧颗粒污泥沉淀性能良好，颗粒形态良好。但随之也产生相关问题，好氧颗粒污泥产生的机理和原因是什么？

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