前文中我們歸納了關於好氧顆粒汙泥的形成假說,總結了好氧顆粒汙泥穩定性及形成機理,今天我們繼續講述好氧顆粒汙泥技術的技術優勢及今後實際運用中的發展趨勢。
隨著人口增長以及土地價格不斷提升,如何提高傳統活性汙泥法的效率是目前全球範圍內汙水處理領域最前沿和緊迫的問題之一。如何在更小的佔地範圍內實現更高的汙水處理效率同時降低能耗成為了一個全球性的問題,在這種背景下,好氧顆粒汙泥技術 (aerobic granular sludge, 簡稱AGS) 進入了市場。
如圖所示,汙泥顆粒內含有好氧區和厭氧區/缺氧區,好氧區可以實現硝化作用,在顆粒的缺氧/厭氧區則可實現反硝化作用,並且通過磷酸鹽積累微生物從水中除去磷酸鹽。這意味著僅需一個反應器,好氧顆粒汙泥就可以同時實現COD降解以及脫氮除磷的功能,而在傳統的處理方法中,由於脫氮過程通常需要在兩個反應器中獨立進行或在一個反應器中順次進行。
圖片來源:Royal HaskoningDHV
除此以外,由於顆粒汙泥更好的沉降性能(在正確的條件下,好氧顆粒汙泥在一小時內可沉降15米。而傳統的活性汙泥每小時約沉降1米)好氧顆粒汙泥技術也省去了澄清池的步驟。
除去正常汙水處理廠的澄清池階段,因為顆粒保留在曝氣池中。根據安裝的曝氣池的數量,可以在有或沒有緩衝器的情況下安裝配置。這意味著通常需要多個階段才能去除的營養物可以在一個反應器內進行。下圖為一個典型的Nereda的工藝。
傳統活性汙泥法中一個比較大的問題是,懸浮的微生物會被衝洗,同時當汙水中含有有毒汙染物,比如含有芳香汙染物,重金屬、核廢料或者高強度有機物的汙水,這些都會影響微生物的活性。而當汙泥以顆粒的形式存在時,則可以很大程度低避免上述問題,因此,對於一些比較難處理的汙水而言,好氧顆粒汙泥技術擁有非常大的應用空間。
綜上兩個優點,由於裝置更緊湊,並且可以在給定的時間範圍內處理更大的廢水負荷,顆粒汙泥的資本支出和運營成本大大降低,這意味著好氧顆粒汙泥可能在未來取代某些類型的裝置。
Royal HaskoningDHV的技術總監Andreas Giesen在接受GWI採訪時表示:「目前我們主要的一些項目是替代傳統的活性汙泥法工藝,除此以外,我們也看到全球範圍內對微塑料汙染物的擔憂日益上升,我們也將考慮替代一些基於載體的生物工藝。」
Royal HaskoningDHV還有一個吸引力的方案是將Nereda工藝和傳統地活性汙泥裝置結合的方法——這樣的結合是為了應對一些突發的狀況,比如暴雨等來水量暴增情況下汙水處理效率的保證。目前儘管這種混合工藝方法只在荷蘭本土有一個案例,但是目前市場已經對這類技術產生了非常大的興趣。「我們將現有的廢棄顆粒轉移到連續系統中以提高產能,這表明如何通過引入AGS將活性汙泥工藝生物增強。」Giesen解釋道。
目前全球範圍內許多公司正在投入資源進行好氧顆粒汙泥技術的研發,其中一大研究方向就是連續流的好氧顆粒汙泥技術。但是目前在連續流的情況下,汙泥顆粒的穩定性是一個比較常見的問題。
在Nereda這種間歇流的情況下,更加容易控制反應器內部條件,從而獲得汙泥的穩定性。學術界和工業界目前都在嘗試各種新的方法、技術來解決這一難題,大家普遍認為連續流式的AGS是可以實現的,但是在此之前,需要大量的研發和努力。市場普遍認為大概在1年到10年之間。