好氧颗粒污泥技术的创新故事（上）

Posted 2023-01-12 新故事

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在污水处理界谈技术创新，近几年里曝光率最高的明星工艺之一必然少不了荷兰的Nereda。为什么Nereda会在荷兰率先取得成功呢?这是一个值得探究的话题。
Nereda是基于好氧颗粒污泥(aerobicgranularsludge)的一种新型污水处理技术，权属荷兰RoyalHaskoningDHV①公司。这种技术跟传统活性污泥方法相比，其特点是沉降性能更出色，完全由生物质组成，无需支撑载体，污泥浓度高，无污泥膨胀，其构造使其能在一个微小颗粒实现去除COD和脱氮除磷，因而能实践一池理念的操作，能耗更低而且无需投加化学药剂，并且占地更小，降低了建造和运行成本。
Nereda技术自20世纪90年代，在TUDelft②实验室开始进行研发，到2012年在荷兰Epe建造的第一座fullscale市政污水处理厂的揭幕，历经了二十多年。它的成功是时下国内所谓的公共私营合作制(Public-privatepartnership-PPP)的典范：参与到Nereda项目的组织包括了荷兰应用水研究基金③STOWA-StichtingToegepastOnderzoekWaterbeheer),工程咨询服务公司RoyalHaskoningDHV和荷兰的六个水委会④，以及荷兰代尔夫特大学TUDelft。另外，项目也得到了例如荷兰基建与环境部的WaterFrameworkDirectiveInnovation基金等的资金资助。
如今，荷兰已经有多座基于Nereda技术的工程应用，包括Epe污水厂(水委会WaterschapValleienVeluwe)、Vroomshoop污水厂(污水厂WaterschapVechtstromen)、Dinxperlo污水厂(污水厂WaterschapRijnenIjssel)、Garmerwolde污水厂(污水厂WaterschapNoorderzijlvest)。
2015年4月底，我作为当时中国城市污水处理概念厂委员会派出的代表，前往荷兰，借着瓦赫宁根大学(WageningenUniversity)环境技术系50周年庆典研讨会之际，采访了好氧颗粒污泥技术的主要贡献组织和单位，对好氧颗粒污泥技术的商业化进行探究，了解这项技术是如何从荷兰诞生并不断成熟到最后投入到商业应用的。同时，我们可以从中了解污水处理的荷兰是如何脚踏实地实践PPP模式并取得成功的，这对中国目前的污水处理可能有一点启发作用。本文为我对荷兰环境生物技术专家、好氧颗粒污泥的主要发明者、2012年新加坡李光耀水奖获得者、TUDelft代尔夫特大学教授暨生物技术系环境生物技术组组长MarkvanLoosdrecht教授进行的录音采访的文字整理。
出现：工艺研发前的科学研究很有必要
Q好氧颗粒污泥技术是不是真的像RoyalHaskoningDHV在他们的宣传资料上所说的那样，起源于您和德国的PeterWilderer教授当年在慕尼黑Oktoberfest啤酒节上的一次打赌呢?
A我想一个想法的诞生并不像开关电灯那么简单。我们在那之前就已经对生物膜和颗粒污泥的形态学进行了长时间的研究，有一部分的研究内容跟好氧颗粒污泥相关。关于颗粒污泥形成机理的讨论，当时主流的观点是由于微生物方面的原因造成的，而我和我的团队则认为是物理方面的成因。自从我在1988年到TUDelft工作以来就开始这方面的研究了，当时其中一个研究课题是生物膜的形态学研究。一直以来我们和PeterWilderer在慕尼黑的研究团队都有良好的联系。我们之间也有交流活动，例如博士生之间的交流等。当时我们也是一起约好去参加Oktoberfest的，最后一天晚上我们回酒店的路上我们在想：我们能和Peter的团队有什么合作的可能性?考虑到我的团队对颗粒污泥及其结构已经有一定的了解，而Peter的团队一直都有做SBR的研究，我们就想：如果能将我们对形态学的研究和他们对SBR的兴趣结合在一起，我们就能和慕尼黑工业大学一起建立一个很好的研究项目。后来合作就开始了：慕尼黑方面直接用实际污水做实验，我们Delft则用人工合成的水来做研究。随后我们招来第一个博士生JannekeBeun，她的博士项目是好氧颗粒污泥的原理论证。约在90年代中期，她证明了在最极端困难的条件下也能够形成好氧颗粒污泥。
Q你认为荷兰团队率先获得突破的原因在哪里?
AJannekeBeun很快就发表了第一篇论文。这吸引到一些科研团队加入了这条研究线，不仅在荷兰和慕尼黑，还有来自布里斯班、新加坡和台湾等的团队，好氧颗粒污泥的研究变得热闹起来。他们还有不少开始了中试实验，慕尼黑也在其中。不过他们的试验并不成功，一部分原因是因为他们还没有真正想清楚要种出颗粒污泥需要做什么。如果你没有搞清楚颗粒污泥的基本原理，结果就会出错。所以如果一开始就使用真实的污水，是会存在问题的。而我们选择的方法则是，先去证明即使在最困难的条件下，你还是能够产生颗粒污泥，这样反过来证明在其他条件中也能得到污泥颗粒，就是说先去进行概念验证，然后再一步一步解决实际应用中会遇到的复杂情况。
Q请问是谁先提出了好氧颗粒污泥这个概念的?
A我不知道。我认为，原则上所有颗粒污泥的研究始于GatzeLettinga⑤。自那以后，世界各地的许多人，包括瓦赫宁根大学的团队，也开始尝试得到好氧颗粒污泥。但是他们都没能取得成功。一部分原因是因为他们沿用的是跟UASB之类的厌氧技术模式，只是把厌氧换成了好氧，但这样是得不到颗粒污泥的。因为他们并不是先去搞明白污泥形成的机理，而是先着手研发反应器。这样做的话，就不能意识到问题根源所在。你可能需要花费好一段时间来搞清楚污泥的形态学原理，但一旦搞懂了，就能更好地把这些知识运用上。所以从这点来说，工艺研发前的科学研究是很有用的。
注解:
①RoyalhaskoningDHV：总部位于荷兰，是荷兰最大的工程咨询服务供应商。Nereda的技术研发来自DHV。
②TUDelft：代尔夫特理工大学(TechnischeUniversiteitDelft)，世界顶尖的理工大学之一。生物技术系是该大学最大的学院之一，而其环境生物技术组则由著名教授MarkvanLoosdrecht担任组长。
③应用水研究基金会(STOWA)：是专门给荷兰从事水务的工作者搭建的研究平台。参与者通过这个平台去实现各种具有社会重要性的应用技术类、基础科学类、行政管理类和社会科学方面的研究活动。
④水委会：水委会是荷兰最为古老的民主机构之一，负责与水有关的大部分事务：维护堤防和土地排水及水的质量，在国家的环境管理方面发挥着重要作用。
⑤GatzeLettinga：2009年李光耀水奖获得者、荷兰WageningenUniversity瓦赫宁根大学环境技术组厌氧消化及重复利用方向的名誉教授。他发明了全世界广泛采用的UASB厌氧反应器，为厌氧处理技术的实际应用开创了新纪元，在污水处理圈子内有“污水厌氧处理之父”之美誉。