【Nereda】好氧颗粒污泥技术

导语

本着学习专业英语的目的，今天下午在 wikipedia 查相关的专业名词解释，在浏览到 Activated sludge （活性污泥）时，发现有词条中有介绍活性污泥法一项最新的研究—— Nereda process，我本人是第一次见到这个专有名词。另外Nereda读起来感觉很顺嘴，完全没有专业英语那股恶心人的感觉，于是就有了点兴趣，花了一个下午在CNKI、wikipedia、Royal HaskoningDHV查阅了相关的资料，感觉颇有收获。主要是好氧颗粒污泥技术在本科的教材上是没有的，而且也没有从老师那里听说过，也就有了想要学（hao）习（qi）的念头。

提示

在进行详细介绍前，我想对我学到的了解到的进行一些简单暴力的总结，如果你先看完这些的话，可能会有有助于你的下一步深刻理解。

好氧颗粒污泥技术：传统的活性污泥法（conventional activated sludge process）中，活性污泥是以菌胶团为主要成分，以丝状菌为骨架并呈现出悬浮态生长的絮状污泥；生物膜法（biomembrance process）中，活性污泥是以附着态生长在填料或者载体之上；而好氧颗粒污泥技术（aerobic granulation）则是活性污泥经过培养后，形成颗粒状污泥颗粒然后进行污水处理的技术。

Nereda：是基于好氧颗粒污泥（Aerobic granular sludge）与传统活性污泥（conventional activated sludge process）的一项技术，简单粗暴地可以概括为将SBR工艺（sequencing batch reactor process）中的活性污泥替换为污泥颗粒，然后再把SBR地工艺运行稍加改动就是Nereda工艺了。

南非的 Gansbaai 小镇污水处理厂是世界上第一座采用 Nereda 工艺的污水处理厂，该厂工程在进行设计的时候，为了保险起见，既可以按照SBR运行，也可以按照 Nereda 运行。（下文将介绍）

正文

关于Nereda

名字

在导语中我说到，见到Nereda的第一眼就觉得它“不平凡”，因为名字读起来太顺嘴了，一经了解，果然不同凡响。

The Nereda derives from the Greek word “Nerada”. Nereda was a water nymph and one of the daughters of Nereus, the wise and benevolent Greek god of the sea. In Greek mythology Nereda is linked with the terms “pure” and “immaculate”, a hint to the water quality produced by the new technology.（转载自：wikipedia）

在维基百科中介绍到Nereda的名字来源于希腊语“Neraida”，内瑞达（Nereda）是一位水仙女，也是内瑞斯（Nereus）的女儿之一，后者是睿智而仁慈的希腊海洋之神。在希腊神话中，内瑞达（Nereda）与“纯净”和“完美无瑕”这两个术语联系在一起，暗示着新技术产生的水质。

光是看了这个名字，就让人觉得：牛X！！！

工艺发展

Nereda是荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）的 Mark van Loosdrecht 教授发明的技术。其中，该技术于20世纪90年代中期就已经开始研究，经过了“概念 → 技术 → 工程”的发展，现在全球在运行污水处理厂67座，其中中国香港1座（数据来源于Royal HaskoningDHV官网），其运行规模 Dry Weather Flow：1000$m^3/d$，于2016年开始运营。

关于香港该污水处理厂的细节，请查看官网：https://www.royalhaskoningdhv.com/en-gb/nereda/nereda-plants/hong-kong-sha-tin/5561

研发工作始于20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,代尔夫特理工大学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、代尔夫特理工大学提供技术、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、葡萄牙等地亦开展工程化应用。

工艺简介

该技术是基于好氧颗粒污泥（Aerobic granular sludge）与传统活性污泥技术（conventional activated sludge process）而发展来的。其中好氧颗粒污泥是经过专门的特殊培养而来的，当然，也可以从以具有该技术的污水处理厂接种操作，例如：位于荷兰北部的格罗宁根市东北地区的Garmerwolde污水处理厂，就是从本地另一个已具有同工艺技术的污水处理厂接种过来的。经过专门培养，形成的污泥颗粒中聚糖菌（GAOs）和聚磷菌（PAOs）可以得到大量繁殖。

点击此链接查看全球采用Nereda工艺的在运行污水处理厂：https://www.royalhaskoningdhv.com/en-gb/nereda/nereda-plants。

看到这里不难发现，其实所谓的好氧颗粒污泥有点类似于工业废水厌氧处理中的UASB工艺（关于UASB工艺的介绍参考合肥中节能垃圾渗滤液的处理），但是UASB工艺中的污泥颗粒不需要经过专门的培养，而是自发的形成的。因此着两者之间有了一些共同的特点，例如：活性污泥内微生物的含量特别高，

在上文中已经提到，Nereda工艺的运行操作类似于SBR工艺（sequencing batch reactor process），至于有类似，在南非的 Gansbaai 小镇污水处理厂中就可以得到体现：为了保证工程的安全性，该污水处理厂的工艺在同一套反应器内既可以运行SBR工艺，也可以运行Nereda工艺。需要注意的是的：虽然两个工艺可以在同一套反应器内运行，但是各自的运行参数还是不同的。

1. 同时进排水（下进上排）；（为何可以同时进排？请看下文。）
2. 曝气反应；
3. 沉淀滗水。

由上图可见，Nereda工艺与SBR工艺在运行上确实由很大不同，SBR工艺经典脱氮除磷运行方式：

进水阶段，搅拌操作（厌氧环境条件，活性污泥微生物释放磷）→ 反应阶段，曝气操作（好氧环境条件，有机污染物降解、硝化、摄取磷）、排泥操作（除磷）、搅拌操作和投加有机碳源（缺氧环境条体，反硝化脱氮）、再曝气操作（好氧环境条件，去除残余有机污染物）→ 沉淀阶段 → 排水阶段 → 闲置阶段。

在Nereda®技术中，大量细菌则凝聚在一起形成致密而具有优异沉降性能的颗粒状污泥。从优势菌群的分布来看，这种污泥颗粒具有明显的分层结构，在沿径向分布的不同层中存在着降解去除水中不同污染物的不同菌群，这样去除各种污染物的生化过程在颗粒污泥的不同分层中同时进行，从而达到很好的净化效果，实现优良的出水水质。该工艺的这种内在特性，使得即便在不采用针对营养类污染物去除的情况下也能获得很好的生物脱氮除磷效果，大大减少了处理过程中化学物质和药剂的消耗。

与常规污水处理工艺比较，Nereda®系统的主要优势在于：

• 经济性(建设投资和运行成本)；
• 采用紧凑的“一池式”设计理念和简洁的工艺流程以及较高的污泥浓度(MLSS 7 - 12 g/l)，生化处理段池容可减少50% - 75%；
• 降低能耗(可达50%)和大大减少化学物质/药剂的消耗量；
• 由于机电设备数量少，化学药剂使用量低，操作运行和维护成本大幅下降；
• 系统易于操作；
• 处理单元和设备数量少(如无需采用二沉池、污泥回流泵、移动式滗水器、混合液内回流等)；
• 颗粒污泥自身的特点使处理系统即便在复杂多变的运行条件下可保持稳定的性能；
• 每座Nereda®污水处理厂均配备AquaSuite®Nereda®控制器 — 一种与系统高度融合的智能化工艺控制器，确保处理设施的全自动运行和可靠处理性能。

• 可持续发展的环境效益

◦ 更低的能耗(与常规工艺相比能耗可低至50%)，降低了碳足迹/温室气体排放

◦ 产生废弃物的化学物质/药剂的使用量大大降低，减少对环境的影响

◦ 国际知名机构所进行的生命周期环境评价(LCA)证实了在与环境影响相关的各个层面，Nereda®技术与常规污水处理技术相比均有较大的优势

关于Royal HaskoningDHV

Royal HaskoningDHV官网：https://www.royalhaskoningdhv.com/

Royal HaskoningDHV这个名字，其实并不是我第一次遇到，可能提起这个名字确实不太容易让人记住，但是如果提起卡鲁塞尔（CARROUSEL®）2000型氧化沟，我想只要是水处理行业的就无人不知了，因为卡鲁塞尔2000型氧化沟在污水行业所占领的地位真的是太大了，在我大学本科阶段参与的实习过程中，我一共去过八处污水处理厂，其中有四座都是采用卡鲁塞尔2000型氧化沟工艺，规模从10万吨/天到30万吨/天，其中合肥经开区污水处理厂更狠，厂区内共三期工程，全部采用卡鲁塞尔2000型工艺（每期10万吨/天）。

卡鲁塞尔®属于氧化沟工艺的一种，自1967年在荷兰出现以来，以其稳定可靠的运行、优良的净化效果和简单方便的运行管理等特点而得到业界的认可并得以迅速推广。至今，卡鲁塞尔®已成为一种主流的污水二级生化处理工艺，广泛应用于市政及各个工业行业的污水处理，目前世界各地采用该工艺的污水处理设施已达数千座。从常年气候寒冷的北美北部地区到终年炎热干燥的中东和非洲，都可以看到卡鲁塞尔®的身影。这其中既有位于德国Ludwigshafen巴斯夫集团的采用一百多台表曝机，处理能力达一千万人口当量的世界最大的卡鲁塞尔®系统，也有用于小城镇居民生活污水处理的小型一体化装置。

卡鲁塞尔®工艺系列：

• 卡鲁塞尔®：常规卡鲁塞尔工艺，去除COD/BOD、SS，兼具一定生物脱氮功能；
• 卡鲁塞尔®1000：轻便紧凑型系统；
• 卡鲁塞尔®2000：强化生物脱氮除磷，提升出水水质；
• 卡鲁塞尔®3000：高水深设计(最大8m)，适合于用地面积有限的场合；
• AB-卡鲁塞尔®：快速去除进水中的易降解基质和硫化物等，消除污泥膨胀。

好氧颗粒污泥

颗粒污泥成熟标志

絮状污泥凝聚成为细小不规则的颗粒污泥初体，逐渐转化成形状饱满，个体较大的颗粒污泥，最终形成椭球形、边界较清晰的成熟的颗粒状污泥，颜色为浅黄色，粒径约为 １～２ｍｍ，与此同时，好氧颗粒污泥中含有大量的原生动物和后生动物，且成群出现。

优点

综上所述，其实好氧颗粒污泥的特点已经很明显。

首先，污泥沉降性能好，得益于颗粒污泥的形态，由于不同于传统活性污泥的悬浮状絮凝体，好氧颗粒污泥的沉降速度要远大于传统活性污泥絮凝体。良好的沉降性能也就意味着污泥流出反应器的可能就越小。

第二，由于污泥颗粒的形成，反应器内污泥的生物量得到大大提高，这也就意味着单位反应器的处理能力大大增强，使得反应器的体积可以大幅度减小，建筑材料也就自然少了，基建费用也随之减少。

第三，因为Nereda工艺可以按照SBR工艺进行设计，所以SBR反应器所具有的特点它都有，没有污泥回流、没有硝化液回流，动力消耗大大减小。同时，由于没有二沉池，减少了基建费用；自动化程度高（这也就意味着SBR该有的问题它也会有）。

缺点

其实你读完本博文，也不难发现，我一直没有说清楚一点，就是关于这个好氧颗粒污泥是怎么来的，从我目前找到的文献之中，好氧颗粒污泥可以从已经具备该工艺的污水处理厂接种，或者自行培养，那么问题来了？是如何进行培养的呢？关于此问题，我还没有找到具体的答案，又因为今年这个武汉疫情特殊情况，学校一直未通知开学，所以我也联系不到我的专业老师。这个问题或许要等到开学见到老师才能解决。

目前我所来了解到的，就是好氧颗粒污泥与传统活性污泥工艺相比，因为多了一个好氧颗粒污泥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的剪切力；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。（转载自：中国给水排水）

参考文献

[1] 丁志恒. 荷兰DHV将好氧颗粒污泥技术Nereda在世界范围内快速推广[J]. 水处理技术,2016,42(01):82.

[2] Robertson, Struan,Doutor, Joana,Bakker, Bert,Pols, Sean. Achieving cost-effective and sustainable wastewater treatment using Nereda®[J]. Civil Engineering : Magazine of the South African Institution of Civil Engineering,2015,23(5).

[3] 郝晓地,孙晓明,Mark van Loosdrecht.好氧颗粒污泥技术工程化进展一瞥[J].中国给水排水,2011,27(20):9-12.