源头减量 过程控制 | 污泥原位减量技术扫描
污泥处理处置是目前困扰行业的“痼疾”之一。在传统思路难以根本解决问题的情况下，源头减量，过程控制，实现污水处理工艺的“清洁生产”，逐步成为行业共识。在10月20日下午举办的“污水处理厂污泥减量技术研讨会”中，多位发言嘉宾着眼原位减量提出解决方案。本文根据发言内容整理，展示不同解决思路下的污泥原位减量技术。
原创污水处理技术–SANI ®™工艺
SANI ®™工艺是香港科技大学教授陈光浩团队研发的污泥原位减量方案。其全称为：基于异养硫酸盐还原(Sulfate reduction)、自养反硝化(Autotrophic denitrification)、硝化反应(Nitrification)一体化(Integrated)原创高盐城市污水处理新工艺，简称SANI工艺。
与传统活性污泥碳氮循环工艺相比，SANI工艺引入了硫循环，并通过硫的循环成功将碳氮循环分离。其过程巧妙利用了含盐污水中的硫酸盐作为电子载体，生物厌氧硫酸盐还原过程中，将污水中的有机污染物氧化并产生碱度，使得大量的电子通过异化代谢途径流向SO42- ，并产生溶解性硫化物。相反，由于仅有少量电子流向同化代谢，极大地降低污泥产率。载有大量电子的硫化物随水流入缺氧反应器，为自养反硝化提供电子，并通过自养反硝化将硝化过程产生的硝酸盐氮转变为氮气，从而实现生物脱氮。
该工艺研发初衷是应用于沿海地区海水冲厕污水处理。但实际过程中，通过硫的循环，SANI工艺不仅降低了COD去除过程中氧的消耗，而且通过三种低污泥产率的生物化学反应，实现了剩余污泥零排放。SANI工艺污泥产率仅为0.04 gvss/gCOD-removed，大约是传统活性污泥工艺的10%。
在香港的示范项目中，高效COD去除、脱氮及稳定的出水水质，达到香港污水厂排放标准；生化污泥减量70%，节省用地30-40%，节省电能与减少二氧化碳排放20-30%。
结合内地水处理及污泥处理需求，研究团队开发了现有污水厂小改造技术——硫协同在线污泥减量技术（SOSA® 创杀工艺），仅需要在污泥回流段加入一个极小的SOSA罐进行污泥在线破碎和加速污泥水解过程，其污泥减量效果经实验室验证可达约60%。
污泥源减量污水处理(MOSA)工艺
MOSA工艺是中山大学环境科学与工程学院教授、院长孙连鹏带来的解决方案。典型A2/O-MOSA工艺示意图如下所示。该技术拥有独特的污泥交换频率（IT）和泥水交换方式；厌氧反应器小，占地小；在不影响出水的情况下，有25%以上的污泥减量效果。
该工艺核心功能菌群及相关理论基础如下所示：
在小试试验中，10套小试模型稳定获得污泥减量化效果；后续开展三次中试研究，其中，UNITANK-MOSA工艺中试处理规模120吨/天，稳定获得48%的减量化效果；A/O-MOSA工艺中试处理规模10吨/天，获得35%的减量化效果；A2/O-MOSA工艺中试处理规模10吨/天，获得33%的减量化效果。
目前，该技术已在广州、佛山、中山、汕尾推广使用，包括10万吨/天的A/O-MOSA工艺示范工程（国内规模最大的污泥源减量示范工程）、5万吨/天的A2/O-MOSA污泥减量工程（汕尾市西区污水处理厂）、1 万吨/天的A2/O-MOSA污泥减量工程（深圳铁岗水质工程）等。
基于氧化溶胞的污泥原位减量及内生碳源开发技术
基于氧化溶胞的污泥原位减量及内生碳源开发技术来源于湛蓝未来公司，曾获得2020年第三届北控水务杯中国“互联网+”生态环境创新创业大赛的季军。该技术对污泥进行破解的主要原理是：利用其强氧化性对污泥絮体中的胞外聚合物进行氧化降解，同时使微生物细胞膜裂解释放胞内物质和结合水；以达到降解污泥提高污泥脱水性目的。通过动态精准调整设备运行参数、药剂投加量和反应时间，减少系统污泥产量、并可以为系统补充一定量的碳源。
在小试分析中，最佳加药量为2.5-4g/L，最佳反应时间为10-20min，单位VSS加药量为0.33-0.56(g/g)，单位VSS释放的SCOD为0.203-0.235(g/g)。
该技术在北控水务集团西部大区广安污水厂（带式压滤机）和东部大区黄岩江口厂（板框压滤机）进行了生产性验证。四川广安项目，设计规模1.9万吨/日，工业水占比约80%，出水执行一级A标准。经过加药/不加药对比实验，补充的有效碳源均值16.2mg/L，超过考核指标6.2mg/L；增加的SCOD绝对释放量平均1272mg/L；污泥综合减量均值26.9%，超过考核指标15%。
在经济性方面，与传统工艺相比，该技术对污泥处置费用较高（污泥处置成本：厂内处理+运输+厂外处置等>300元/吨80%含水率泥）、碳源费用较高（年成本超50万元）的项目具有明显技术经济优势，适用于污泥处置费用较高的项目及碳源费用较高的项目。
BeUS超声内碳源协同污泥原位减量技术
BeUS超声内碳源协同污泥原位减量技术是北控水务集团产品开发中心高级工程师蒋红与带来的解决方案。该技术是以超声波为核心的一条物化强化生化的水线+泥线协同调理路线。利用超声技术空化现象产生瞬时高温高压所形成的强水力剪切力与弱羟基氧化作用，激活脱氢酶合成与催化性能，促进细胞膜渗透性，以增强物质、微生物与酶之间的接触。
该技术应用领域广泛，包括污水/污泥处理领域——提供补充碳源，提高脱氮效果，污泥减量，控制污泥膨胀等；生物沼气领域——强化水解步骤，突破厌氧限速阶段，难降解有机物的破壁等；工业领域——对高悬浮固体、高浊水、特殊医疗废水等消毒，难降解有机污染物的强化降解。针对水务企业需求，该技术可以紧扣水线，发力侧流，物化撬动主流生化，以实现水线的脱氮除磷与泥线的原位减量双重目标。
前期，以平行系列与历史数据对照方法，北控水务开展了BeUS独立验证、BeUS耦合水线验证、BeUS联合水线+泥线整体验证工作。通过对超声设备进出口、生化池末端水样泥样、生化池沿程数据及微生物解析，同时结合水厂相关运行情况，超声设备的物化作用、生化系统的脱氮除磷效果以及对全厂污泥减量效果进行了系统性分析。
结果显示，在超声后，提高了反硝化速率，强化了主流生物除磷EBPR；一定程度上调节了CNP比，为脱氮除磷提供了有效碳源；在曝气量未增加、DO未下降、排泥量未增加的条件下，生物处理段污泥浓度有所下降；污泥含水率及污泥外运量数据可侧面定性反映污泥减量效果，定量表征减量程度有待进一步研究。
此外，该技术具有高自动化、易维护、占地小、形式灵活等微创型技改特点，具有可推广性与可复制性，并且易于与其他工艺耦合。
目前，北控BeUS首次完成了纯国产化装备的万吨级长周期生产性验证。同时，发挥北控水务的平台化与多场景优势，在千吨级村污、工业水等方向也正在尝试进一步验证。
SPRAS污泥减量技术
SPRAS （Sludge-Process-Reduction-Activated Sludge ）污泥减量活性污泥污水处理技术是临沂进民水务公司（现在金锣水务）李进民总工在长期的生产实践中发现并总结出的污水处理和污泥减量专利技术。
SPRAS工艺是在传统活性污泥法前端插入“曝气+ 沉淀”污泥减量模块，通过调控微生物生理生态和改变工艺参数在污水处理过程中实现污泥减量。
污泥减量模块工艺参数：
◆ 高污泥浓度，MLSS 高达6-10g/L;
◆ 低溶解氧，A曝气DO为 0.5-1mg/L；
◆ A沉淀池底部呈厌氧状态，ORP<-200mV；
◆ 两段剩余污泥均回流至A曝池内；
◆ 长污泥龄，泥龄可达600d 以上；
污泥减量模块
该工艺的中试过程分为系统培养驯化阶段、第一阶段及第二阶段。在第一阶段，进水量约为设计值一半，即40吨/天；系统不投加剩余污泥，污泥回流比100%；停留时间A曝池2.4h，MLSS 达到8-10g/L；A沉池6.0h。在此情况下，A曝池处于缺氧状态，A沉池达到厌氧水解条件；100%回流比，污泥在不断的经过厌氧/缺氧过程后，发挥“超量摄磷”作用，使得磷被大量吸附在微生物体内。
第二阶段，进水量达到了设计值80-96吨/天，每天投加0.3立方米的剩余污泥 ，污泥回流比50%，停留时间A曝池1.2h，A沉池3.0h。在此情况下，吨水排泥量（处理水量8385吨）为0.66吨干泥/万吨水，与芦村厂平均1.58吨/万吨水产泥量相比，减量率约58.2%。最终，工艺全程COD平均去除率50%，SS平均去除率为58.8% ，TP平均去除率为37.5%，污泥减量率约58.2%。
目前，SPRAS污泥减量技术已有多项工程实例。包括临沂县牛腿沟污水处理厂、沂南县污水处理厂、柳青河污水处理厂等。其中，临沂县牛腿沟污水处理厂设计规模2万吨/天 ，实际进水1.5万吨/天，最长连续5年多未排泥， 有机剩余污泥减量80%以上 ，出水达到 一级A 标准，吨水电耗0.35度。
