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从概念到技术

荷兰代尔伏特理工大学(TU Delft)对好氧颗粒污泥技术的研发工作始于上世纪90年代中期。继实验室实现好氧颗粒污泥稳定化、良好的脱氮除磷能力以及对好氧颗粒污泥技术进行工程化可行性评价之后，好氧颗粒污泥技术开始进行生产性（中间）试验。2005年，TU Delft与荷兰某公司率先推出了基于好氧颗粒污泥中试技术的Nereda?工艺。这项由荷兰水务研究基金（STOWA）资助、TU Delft提供技术、6个水务局予以工程配合，以及某公司具体实施工程的Nereda?工程化项目不仅在荷兰开始应用或构建工程，而且在南非、葡萄牙、爱尔兰等地亦开展工程化应用。

Nereda?工艺运行机理类似于SBR工艺，所有反应过程均在一个反应器内序批式完成，主要由三个阶段组成：进/出水阶段；曝气阶段；沉淀阶段。

Nereda?工艺运行过程图解

通常情况下，Nereda?工艺中生物量浓度为6~12 kg/m3，好氧颗粒污泥（直径≥ 0.212 mm）占到总泥量的80~90%，SVI5≈SVI30= 30~90 mL/g。对市政污水处理效果为：TN< 5~10 mg N/L，PO43--P< 1 mg P/L (不添加化学药剂)，SS=10~20 mg/L(未二沉及过滤)。

从工程应用角度看，Nereda?工艺与传统污水处理工艺相比具有明显优势。例如：好氧颗粒污泥沉降速度快、沉降性能好、反应器内生物量高、反应器占地少等。Nereda?工艺简约、紧凑的设计风格还减少了机械设备（比如，回流泵、搅拌器等）数量，因而可以降低运行过程中的能量消耗，简化反应器的运行操作，提高工艺的可靠性，并容易实现自动运行和远程控制。Nereda?工艺所有这些特点都直接意味着投资成本和运行维护费用的大为降低。因此，好氧颗粒污泥技术被誉为一种可持续性技术。

好氧颗粒污泥与活性污泥的沉淀特性比较（沉淀5 min)

然而，好氧颗粒污泥技术在工程化应用过程中也存在一些实际问题。与传统活性污泥工艺相比，好氧颗粒污泥工艺启动运行需要增加一个污泥颗粒化（造粒）的过程。污泥颗粒化过程较为缓慢，这就势必会延长启动时间。为了加快造粒过程，可以采取一些技术措施，如：加强水力搅拌以获得较高剪切力；缩短沉淀时间以选择沉淀速度快、密度大的污泥颗粒；高、低负荷交替进水；启动时即引入一定比例的颗粒化污泥作为晶种。好氧污泥颗粒造粒完成后，如果运行不当或者进水负荷波动较大，常常会导致颗粒污泥解体。因此，需要根据实际情况优化运行控制，以确保颗粒污泥完整的稳定性。

基于Nereda?技术的南非Gansbaai市政污水厂工艺流程

世界上第一座采用Nereda?工艺的市政污水处理示范工程首先在南非西角省的Gansbaai小镇兴建。该工程于2006年3月动工，2008年9月完工，总投资为2 500万兰特（约合2 420万元人民币）。与相同规模的传统污水处理工艺相比，该升级改造Nereda?工程节省2/3的占地面积，节省43%的总投资，降低20%基建费用，削减50%运行费用。

基于Nereda?技术的南非Gansbaai市政污水厂工艺流程

Gansbaai市政污水处理Nereda? 工艺各部分的作用如下:

（1）进水部分。由粗格栅、沉砂池、砂水分离器以及2 mm孔径的细格栅组成。进水与消毒部分的设计流量均为5 000 m3/d。

（2）进水缓冲池。主要起调节进水流量的作用，内部安装有两台进水泵（一用一备），水泵在PLC控制下将污水抽送到Nereda?反应器中。

（3）Nereda?反应器。设有3座相同大小（D=18 m，H=7 m）的平行Nereda?反应器，每座容积为1 600 m3。在反应器内部安装有耐损淹没盘式曝气系统。设有2个完全自动化运行的鼓风机（一用一备），以提供反应器曝气之需要。鼓风机会实时监控自身运行情况；一旦出现故障，工作鼓风机则会自动停机；与此同时，信号发生器向中控室发出故障信号，自动启动备用鼓风机。反应器和曝气系统均按进水设计流量为4 500 m3/d设计，需要增加备用装置才能满足5 000 m3/d的处理能力。3座Nereda?反应器可根据进水负荷大小做出相应的关闭和开启，并不是所有处理流程都在全天候运行，以增加处理流程的灵活性，降低能量消耗和维护费用。该工艺并没有刻意设立厌氧段和缺氧段，因此，不需要搅拌设备。

（4）污泥浓缩池。原有污水处理反应器被改造成污泥浓缩池。

（5）设备与控制。所有流量调节阀均为易于维护的气动调节阀。Nereda?反应器配备了AquaSuite?/Nereda?控制器，整个工艺流程完全自动控制，亦可实现远程控制。

Gansbaai污水处理厂改造为Nereda?工艺后，运行十分稳定，出水水质十分良好，用于灌溉附近的运动场地和芦苇地。值得一提的是，在不添任何化学药剂的情况下，Gansbaai污水处理厂Nereda?工艺出水磷含量远低于1 mg /L，比规定的10 mg /L更是低了几十倍。由于临近假期高峰时间，来自化粪池大量高浓度污水导致2010年1月进水磷和氨氮含量大幅增加，使2009年9月至2010年2月间的进水磷、氨氮浓度平均值分别达到19.25 mg/L和79.3 mg /L。尽管如此，Nereda?工艺对磷的平均去除率仍然达到83.5%，而出水氨氮浓度几乎没有发生变化， Nereda?工艺表现出很好的抗冲击负荷能力。2010年2月19日监测数据表明，好氧颗粒污泥SVI5=78.8 mL/g、SVI30=59.1 mL/g，表明Nereda?工艺污泥沉降性能也没有受到任何影响。

南非典型污水处理厂的处理效果

改造为Nereda?工艺后的处理效果