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厭氧膜生物反應器(AnMBR)是在Spernal污水廠測試的工藝之一。這里的測試被譽為歐洲最大的AnMBR案例。
從1990年代初開始,AnMBR工藝首先出現在工業廢水領域。AnMBRs (Anaerobic membrane bioreactor), 顧名思義,就是結合了厭氧消化和膜技術,在實現優質出水的同時,回收污水里的能量。
之前行業一般認為AnMBR更適于處理高濃度廢水(有人認為進水COD需高于5000 mg/L),而不合適于處理低濃度廢水。它適合處理的工業污水包括了乳制品廠、啤酒廠、肉類加工廠、食品加工廠和生物燃料廠等等。
但因為使用厭氧工藝可以大大降低用于曝氣的能耗,以及減少污泥產量和污泥處理的成本,正因如此,Severn Trent公司想考察AnMBR處理城市污水的表現潛力。
這個系統由Severn Trent公司和Cranfield大學共同開發,他們要研究厭氧處理如何能夠適應像英國這樣的低溫多變的天氣。他們選中WATERLEAU的UASB的原因是看中后者的模塊化設計,能更加靈活地進行預制件。其實他們早在2019年就建造了多流試驗床,由于新冠疫情影響,這套系統被延遲到今年2月投產。
除了AnMBR常規水處理單元,Severn Trent公司在測試離子交換系統進行氮磷回收的表現。目前他們有一個10m³/天的反應器,有四個單元組成,包括了:
可以看到,這套模擬了Spernal大型系統的AnMBR系統系統的進水COD和BOD是比較低的,這使得UASB的運行變得很有挑戰性, 畢竟厭氧反應一般需要較高的有機負荷。
可惜目前數據就這么多,因為MBR池的測試因為疫情的原因也被推遲了。另外他們雖然也有初步的甲烷產量數據,但他們認為目前的數據還不足以下任何結論。但總的來說,跟預期的目標還有一段距離。
除了對工藝性能進行優化,項目組還需要為回收的營養物尋找市場買家。目前來看,Severn Trent已經找到本地的買家了。
他們專門成立了一個農場聯絡小組,與該地區成熟的農業社區進行溝通。經厭氧消化后的污泥將被回收作土地利用,他們也會向當地的農民及時告知Severn Trent的最新研發進展。
“要發展循環經濟,從一開始就需要將終端用戶、農民和水務部門拉到一起進行對話,” Vale先生表示, “我們想搞清農民的需求,而不是我們可以生產什么。但可以肯定的是,當地農民已經意識到低碳農業的好處,而一些新資源(污水)可以幫助他們實現這一目標。”
值得一提的是,除了AnMBR,還有其他幾個創新水處理工藝在Spernal污水廠進行著測試,包括了基于DAF工藝的強化預處理、MABR工藝的中試、活性載體濕地除磷等。
這些項目都由Severn Trent的R2IC工作組統籌管理。R2IC是資源回收創新中心的縮寫(Resource Recovery Innocation Center),它是英國目前最大的污水創新測試基地,目的是尋求零排放的水處理技術。
另外,Spernal的AnMBR項目也屬于NextGen十個示范項目之一。NextGen是一個歐盟地平線2020 (HORIZON 2020)資助的項目,其目標是通過10個示范項目,推動水循環方案的市場化。項目于2018年7月啟動,為期四年,總預算達1138萬歐元。
Christos Makropoulos是雅典國立技術大學的教授,同時也是荷蘭KWR的首席科學家,后者是NextGen項目的牽頭單位。他認為像Spernal這樣的污水廠,完全有潛力成為當地的資源中心,不過前提是要解決一些來自法律法規的挑戰,背后是供應鏈的問題。他希望到2030年,能看到每個成員國都有一個這樣的示范污水廠,并成為數字時代新的商業模式。
但千里之行,始于足下,要實現碳中和,還是要從眼前的一座座污水廠做起。