反硝化深床過濾在污水廠提標(biāo)改造中的作用分析

邱秋圖

淄博市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量控制服務(wù)中心 山東淄博 255000

1 反硝化深床濾池概述

反硝化深床濾池在全球有超過45年的運行使用時間，此系統(tǒng)能夠同時去除TN（NO3-N）、SS和TP，介質(zhì)為石英砂，具有特殊的規(guī)格和形狀。沙子的直徑是2-3mm，廢水可以完全與培養(yǎng)基表面的生物膜接觸，即使是短期的短流或超水沖擊也不會影響系統(tǒng)。

1.1 重力流進水方式

有效去除固體懸浮物，無需加水/細濾器。在反硝化過程中，每個含氮基團或含氮化合物都被轉(zhuǎn)化為氮，含氮泡沫的增加會導(dǎo)致曝氣頭壓力損失，因此必須定期消除過量泡沫，這項技術(shù)剛好可以解決這個問題，消除泡沫的堆積。

1.2 主要工作原理

在過濾器底部注入反沖洗水，歷時數(shù)秒鐘。該過程可加速濾池中氮氣的釋放，減少水頭損失，提高系統(tǒng)效率，延長反沖洗周期。通常，反硝化/過濾系統(tǒng)在進行必要的逆洗前，可以進行4-5次氮氣的釋放，逆洗頻率及時間的選擇主要取決于NO3-N的分解量。

1.3 碳源補充

在反復(fù)反硝化過程中，由于水中碳含量有限，必須不斷添加碳以保證生化效果。常用添加劑有:甲醇、發(fā)酵殘渣、糖等，其中甲醇是常用添加劑。

1.4 優(yōu)點

單池完成反硝化過程與過濾過程，可同時去除SS、TP和TN；與BNR系統(tǒng)（生物營養(yǎng)去除系統(tǒng)）結(jié)合使用，有效降低成本同時提高處理效率。完全達到下列高級出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：NO3-N≤1mg/l，TN≤3mg/l，NTU≤2，SS≤5mg/l。

2 反硝化深床濾池用于污水處理廠提標(biāo)改造案例探討

2.1 案例概況

某污水處理廠設(shè)計日處理能力為3萬噸。主要處理生活廢水。按照中央和地方環(huán)保部門的要求，對污水處理廠進行改造，實現(xiàn)城市污水處理廠排放A級標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 設(shè)計水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

污水處理廠日平均處理水量1250m3/h，日最大用水量1625m3/h，進水設(shè)計為總氮（TN）20mg/L，懸浮物（SS）30mg/L，總磷（TP）2mg/L過濾設(shè)計的水質(zhì)，TN15mg/L、SS10mg/L、TP0．5mg/L、SS、TP均可通過過濾和化學(xué)絮凝有效去除，TN是年度合規(guī)性最大的問題。除提高生物脫氮除磷系統(tǒng)內(nèi)部碳源的利用效率和反硝化效率外，還利用外部碳源，反硝化是穩(wěn)定合規(guī)的必要措施。

2.3 濾池格數(shù)計算

大多數(shù)過濾器的設(shè)計限制是冬季，此時水溫較低，反硝化細菌活性較差。反硝化過濾器的設(shè)計負荷遠低于夏季，夏季水溫較高，反硝化菌活性較高，按日平均水量計算，最大用水量多發(fā)生在夏季，故采用夏季最大用水量核算。

（1）冬季計算。在設(shè)計最低水溫時，NO3-N去除負荷為0．46kg/（m3·d）。每天水量為3萬立方米，NO3-N去除總量為每天150kg。則濾料容積V=326m3。根據(jù)Denite濾池技術(shù)的長寬比并結(jié)合污水廠空地面積的實際情況，設(shè)計單格濾池長（L）18．29m，寬（B）2．9m，濾層厚度h取經(jīng)驗值1．83m，則濾池格數(shù)n=V/（L×B×h）=3．3格，取整數(shù)為4格。

（2）夏季計算。按照水溫30℃，NO3-N去除負荷≥0．6kg/（m3·d），按照最大日最大用水量核算，雖然夏天進水TN一般較低，但為保險考慮，仍以進水TN20mg/L進行復(fù)核。NO3-N每天去除量Q=195kg。濾料容積V=195/0．6=325m3。濾池單格尺寸以 L×B=18．29m×2．9m 計，濾層厚度 1．83m，則濾池格數(shù) n=3．3格，故4格合適。

脫氮過濾器生物濃度高，水和微生物可以承受短期的影響，也就是說，1n回流不影響水質(zhì)的TN?？傊?，脫氮的數(shù)量的網(wǎng)格袋式過濾器是4網(wǎng)格，L×B=18．29米×2．9米/網(wǎng)格，濾層的厚度是1．83米。

2.4 濾磚及濾料

為了保證汽水分布均勻，汽水反沖效果強，采用STS獨特的汽水分布濾磚技術(shù)，形成空氣反射內(nèi)腔。反沖洗過程中，空氣和水混合時，相鄰磚體之間的間隙被強烈噴出，使空氣和水均勻分布在整個過濾區(qū)域。濾層采用天然卵石，濾料采用天然海砂。經(jīng)多次篩洗，有效粒徑為2-3mm，均勻系數(shù)為1．4，球度為I＞0．8，莫氏硬度為6-7。

2.5 反沖洗設(shè)備

反沖洗水泵采用潛水排污泵，數(shù)量為2臺（1用1備），單臺流量785m3/h，揚程為9．14m。反沖洗鼓風(fēng)機采用羅茨風(fēng)機，數(shù)量為2臺（1用1備），單臺風(fēng)量4890m3/h，風(fēng)壓為69kPa。

2.6 投加系統(tǒng)

（1）碳源投加系統(tǒng)。用于過濾器反硝化反應(yīng)，以乙酸(（80%濃度）為碳源，儲罐容積為11m3，設(shè)置3臺計量泵(2臺1臺配制)，單臺計量泵流量為310mL/min，壓力為0．04MPa（0．4bar）。

（2）PAC投加系統(tǒng)?；瘜W(xué)除磷的過濾槽，為了確保除磷效果，兩個鑿槽水混合井，深床過濾水入口混合槽用于兩劑，藥劑是由氧化鋁和三個劑量和計量泵提供。單臺計量泵流量為100L/h，壓力為 0．04MPa（0．4bar）。

2.7 工藝調(diào)試與運行效果

深床濾池工藝調(diào)試于2014年3月成功，但運行初期出現(xiàn)了濾池水位時而升高過快的現(xiàn)象，經(jīng)分析認為是二沉池時而出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象，從而導(dǎo)致濾池過濾負荷突然加大，故將反沖洗頻率由每天2次提高至3次；之后濾池出水TP，TN，SS指標(biāo)均低于一級A標(biāo)準(zhǔn)，運行效果穩(wěn)定，尤其在精確控制碳源投加量的情況下，TN可穩(wěn)定于8mg/L以下，去除效果明顯。

2.8 設(shè)計特點

（1）反硝化深床濾池的反硝化功能啟動靈活迅速，可根據(jù)進水水質(zhì)確定是否投加碳源啟動反硝化功能，以實現(xiàn)過濾和反硝化功能的相互轉(zhuǎn)換，從而降低運行成本。

（2）反硝化深床濾池采用降流式重力過濾，去除懸浮物的效率高。