我们再看看二级处理,下面这个图反映的是IFAS工艺促使硝化工艺更加密集化的发展,上面的曲线是考虑安全因子为2.3时的传统硝化最低泥龄曲线,下面的曲线是应用IFAS工艺之后的最低泥龄,可以看出IFAS工艺中的泥龄已经远远低于硝化的最低泥龄,这实际上是一种密集化的表现。
这些年发展势头良好的另外一种生物膜工艺是MABR。MABR是在膜丝中打入空气,生物膜附着于膜材料的表面上。DO和COD在传统生物膜工艺上是同方向的扩散,由于传质的要求,所需的DO很高,这样不仅能耗较高同时也不利于反硝化。MABR上的生物膜与此不同,内层的硝化菌最先接触到DO,也没有COD对DO竞争,非常有利于硝化。同时外层异养菌可以首先利用低DO环境下液相中的COD进行反硝化,对反硝化也很有利。
实际上,MABR的概念早在70年代就有人提出了,经过了30-40年的发展才出现了一些商业化的技术。MABR在应用时可以置于缺氧池内,膜丝在传氧的同时附着大量硝化菌,显著减少占地面积。
传统微孔曝气的氧转移率约3.6-4.8kgO2/h,而MABR的氧转移率大概是6~8 kgO2/h,节能40%左右。因此,MABR工艺较传统IFAS工艺更加密集化。
MABR现在还处于快速发展阶段,不断从示范性项目转向工程化规模,美国第一座MABR项目规模只有1.4万吨,OTE可以达到33%,生物膜上的硝化菌达到40%。
现在谈谈大家比较关注多的好氧颗粒污泥技术,实际上在活性污泥工艺发展的历史中有人就观察到了颗粒污泥的现象。比如70年代的时候James Barnard在接触稳定的试验中注意到,接触区的污泥浓度只有22000mg/L,接触时间15分钟,没有底流排泥,Barnard观察到了明显的颗粒污泥现象,像“粗砂”一样。
在现实中有时候也可以看到这种现象,美国田纳西州一个处理厂,处理规模是54万吨/日,其絮体粒径约200~500um,颗粒污泥的现象很明显。中国海宁的污水厂在2010年也有报道其污泥粒径约0.5mm,SVI约48,污泥沉降性能非常好。
现在对颗粒污泥形成的机理有非常多的研究,包括饱食-饥饿选择、有机负荷及基质的组成、剪切力、选择性排泥等等……
那么好氧颗粒污泥的技术密集化体现在以下几个方面,首先是占地面积比较小,可以节省占地面积75%,另外能耗可以节约25~35%。
这是荷兰北部的一座污水处理厂,经过扩建之后原有的工艺不仅占地面积大,而且只能处理45%的水量,而扩建选用的好氧颗粒污泥技术可以处理55%的水量,其占地面积比原来的还要小,另外好氧颗粒污泥的出水TN可以达到7mg/L,原有工艺的出水TN只能达到12mg/L。
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