污水廠提標(biāo)改造中的反硝化濾池工程設(shè)計(jì)與調(diào)試

摘 要：國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度不斷加強(qiáng)，其中污水廠的排放標(biāo)準(zhǔn)明顯提高，對(duì)現(xiàn)有污水廠提標(biāo)改造，成為必須開展的工程。文章首先分析了反硝化濾池的系統(tǒng)組成和運(yùn)行原理，然后通過實(shí)際案例對(duì)提標(biāo)改造方案進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：反硝化濾池；提標(biāo)改造；工程設(shè)計(jì)；調(diào)試

在污水處理工藝中，反硝化濾池的應(yīng)用歷史較長，最初出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)70年代，主要用于顆粒懸浮物的清除。隨后反硝化濾池的建設(shè)數(shù)量不斷增加，能夠明顯提高出水水質(zhì)，成為污水處理的重要技術(shù)手段之一。

1 反硝化濾池的系統(tǒng)組成和運(yùn)行原理

對(duì)反硝化濾池的組成主要包括濾料、礫層、濾磚、堰板、閥門、反沖洗泵、儀表管路、控制系統(tǒng)、碳源投加系統(tǒng)等，既具有過濾功能，又具有生物脫氮功能。其中，濾料能夠過濾，并吸附反硝化生物菌群；礫層能避免濾料進(jìn)入配水系統(tǒng)；濾磚能分配反沖洗氣水；堰板能對(duì)進(jìn)水、反沖洗出水進(jìn)行均衡分配；閥門是控制水和氣的部件；反沖洗泵對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗；控制系統(tǒng)則對(duì)各個(gè)設(shè)備、部件進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控；碳源投加系統(tǒng)在分析進(jìn)水硝酸氮量的基礎(chǔ)上，對(duì)碳源投加數(shù)量進(jìn)行控制。

反硝化濾池的系統(tǒng)運(yùn)行原理是二沉池出水進(jìn)入濾床后，懸浮物經(jīng)沉淀、過濾、截留等方式，最終留在濾床中；然后在反沖洗下將其排出廢水池，濾層的過濾性能得以恢復(fù)。在冬季，由于氣溫較低，硝化速度、反硝化速度會(huì)減慢，為了解決碳源不足的問題，會(huì)通過外加碳源的形式，將濾池轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪趸癁V池。此時(shí)反硝化濾池的運(yùn)行，濾料層處于缺氧狀態(tài)，會(huì)在表面附著反硝化生物菌群。當(dāng)出水經(jīng)過濾料層時(shí)，污水中的NO2、NO3就會(huì)被生物膜吸附，繼而還原成為N2，排除在污水之外，實(shí)現(xiàn)了反硝化脫氮的過程。而且，顆粒濾料還具有截留懸浮物的作用。

2 污水廠提標(biāo)改造方案

以某市污水處理廠為例，其中污水來源主要是生活污水，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為8×104m3/d。進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：COD為332mg/L，BOD為114mg/L，SS為259mg/L，TP為4.4mg/L，TN為25.4mg/L，NH3-N為15mg/L。在運(yùn)行期間，實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)略低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到污水來源越來越多，為了滿足長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)，提標(biāo)改造方案要求進(jìn)水水質(zhì)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致，污水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)滿足GB18918-2002中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。原工藝針對(duì)COD、NH3-N的去除效果較好，能達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，但是工藝流程中沒有缺氧段、厭氧段，因此不具備脫氮、除磷功能。本次提標(biāo)改造的主要目的，就是保證TP、TN達(dá)標(biāo)。

提標(biāo)改造方案制定后，對(duì)污水處理廠的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，認(rèn)為改造工藝應(yīng)該減少對(duì)目前生產(chǎn)工作的影響，在處理工藝上，一是強(qiáng)化生物處理等級(jí)，二是增加深度處理工藝。強(qiáng)化生物處理等級(jí)是在現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上，調(diào)整濾池功能、優(yōu)化運(yùn)行方式，從而提高處理能力，措施包括增加內(nèi)回流泵，以提升脫氮效率；減少氧化溝轉(zhuǎn)碟數(shù)量，以降低氧化溝的充氧量；在氧化溝增加潛水推進(jìn)器，以避免淤泥堆積等，但會(huì)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)造成影響。增加深度處理工藝是污水經(jīng)二級(jí)處理后，增加反硝化濾池工序，從而再次降低SS、TN濃度，以滿足水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于現(xiàn)有生產(chǎn)不會(huì)產(chǎn)生影響。本次改造采用增加深度處理工藝的方案，具體流程見下圖。

3 反硝化濾池的工程設(shè)計(jì)

3.1 反硝化濾池

二沉池出水進(jìn)入濾池前端的混合池內(nèi)，其中設(shè)置功率為5.5kW的攪拌機(jī)1臺(tái)；同時(shí)增設(shè)碳源投加點(diǎn)，長度、寬度、深度分別為3m、3m、5.8m?；旌铣爻鏊?jīng)配水渠進(jìn)入濾池，濾池結(jié)構(gòu)為矩形的鋼筋混凝土，將其分割成4個(gè)小部分，單個(gè)尺寸為13.4m、5.8mm、5.8m。過濾周期共計(jì)23.5小時(shí)，其中水、氣的沖洗強(qiáng)度分別為每秒4.2L/m2、25.6L/m2。

為了保證氣和水均勻分布，并提高反沖力度，采用氣水分布濾磚技術(shù)，反沖水進(jìn)入濾磚后，會(huì)在一級(jí)分配腔內(nèi)形成梯度分布；然后經(jīng)過限流孔進(jìn)入補(bǔ)償腔，此時(shí)反沖強(qiáng)度明顯提高，并經(jīng)過濾磚分配孔進(jìn)入濾床。如此一來，濾床反沖洗期間，反沖洗水強(qiáng)度均勻穩(wěn)定，能夠提高反沖洗效率，延長濾池的使用壽命，并減少維護(hù)檢修工作量。另外，支承層采用3種級(jí)配礫石，小粒徑為3.2-6.4mm，中等粒徑為6.4-12.7mm，大粒徑為12.7-19.1mm；濾料使用石英砂，粒徑在1.7-3.35mm之間。

3.2 綜合水池

反硝化濾池建設(shè)完成后，還要配套建設(shè)新的綜合水池，主要包括二級(jí)泵池、反沖洗廢水池、反沖洗水池等組成。其中，二級(jí)泵池的作用，是提升二沉池來水從而進(jìn)入濾池混合池，長度、寬度、深度為6m、6m、5.3m，設(shè)置潛水提升泵3臺(tái)，單泵揚(yáng)程為5m，流量為每小時(shí)850m3。反沖洗廢水池的作用，是緩沖反沖洗產(chǎn)生的廢水，尺寸大小為6m、6m、3.3m，設(shè)置功率2.2kW的潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)。反沖洗水池有兩個(gè)作用，一是濾池的集水池，能減小下游水位對(duì)濾池出水渠道水位的影響；二是反沖洗用水的集水池，以滿足濾池反沖洗操作時(shí)的水量需求。尺寸大小為6m、6m、5.3m，設(shè)置潛水提升泵3臺(tái)，單泵揚(yáng)程為12m、流量為每小時(shí)590m3。

3.3 反沖洗鼓風(fēng)機(jī)房

新建1座鼓風(fēng)機(jī)房，長度、寬度均為6m，內(nèi)部裝設(shè)3臺(tái)風(fēng)機(jī)，單臺(tái)功率為110kW，風(fēng)壓為58.8kPa，風(fēng)量為每分鐘60m3。另外，考慮到運(yùn)行期間產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音，另外加用隔振溝、設(shè)備罩等設(shè)施。

3.4 碳源投加系統(tǒng)

在冬季低溫條件下，為了滿足碳源需求，增設(shè)1套碳源投加系統(tǒng)，用于反硝化濾池內(nèi)的碳源投加，以提高生物脫氮效果，保證出水TN濃度達(dá)標(biāo)。其中，選用醋酸作為投加碳源，投加位置在濾池前端的混合池內(nèi)。醋酸儲(chǔ)罐容積為10m3，設(shè)置3臺(tái)加藥泵，單泵揚(yáng)程為60m，流量為每小時(shí)50L。碳源的投加采用前后反饋復(fù)合環(huán)路控制，系統(tǒng)能收集進(jìn)水流量、氧濃度、硝基氮濃度信號(hào)，從而準(zhǔn)確計(jì)算出投加數(shù)量，避免因投加過量造成出水BOD值過高。

3.5 自控系統(tǒng)

新增的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠和超聲波液位計(jì)聯(lián)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行的功能?？刂栖浖ǚ礇_洗周期設(shè)定、反沖洗頻率設(shè)定、進(jìn)水泵控制、反沖洗鼓風(fēng)機(jī)控制、電動(dòng)蝶閥和閘門控制、碳源投加量控制等。

4 反硝化濾池的調(diào)試和效益

本次提標(biāo)改造工程的工藝技術(shù)可靠，改造后系統(tǒng)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷承受能力明顯提高，提高了出水標(biāo)準(zhǔn)。污水經(jīng)處理后，TN指標(biāo)達(dá)到了一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，COD、BOD、SS、TP、NH3-N則達(dá)到了一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，在深化處理的同時(shí)節(jié)約了資金成本。改造后的系統(tǒng)維護(hù)工作少，池體不需維護(hù)，因此管理更加方便。

5 結(jié)束語

依據(jù)運(yùn)行現(xiàn)狀和需求制定提標(biāo)改造方案，其中反硝化濾池的工程設(shè)計(jì)，包括反硝化濾池、綜合水池、反沖洗鼓風(fēng)機(jī)房、碳源投加系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等部分。結(jié)果顯示污水處理后滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，而且節(jié)約了資金投入，簡化了管理工作。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：楊耀達(dá)（1990，09-），男，漢，黑龍江，本科，助理工程師，廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，環(huán)境工程。