反硝化深床濾池脫氮運(yùn)行的應(yīng)用探討

王國(guó)勝

（合肥禎祥污水處理有限公司，安徽 合肥 230088）

引言

反硝化深床濾池脫氮的原理是反硝化微生物生長(zhǎng)在反硝化深層濾池系統(tǒng)固定介質(zhì)的表面，在兼性和厭氧條件下能夠?qū)U水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮。為了提高反硝化的作用水平，可將碳源添加到硝化廢水中，以提供反硝化細(xì)胞代謝和生長(zhǎng)所需的能量。

1 反硝化深床濾池概況分析

1.1 運(yùn)行工藝

深度反硝化濾池是一種砂濾池，主要面向重力流和固定床，可根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行切換，轉(zhuǎn)變成深度反硝化濾池，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同污染物的處理目標(biāo)。大量的反硝化細(xì)菌附著在濾料表面，設(shè)有深層反硝化過濾床，設(shè)置缺氧的條件，硝酸鹽就會(huì)被轉(zhuǎn)化為氮，從而成功釋放，濾料中的懸浮物也能被成功過濾。工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 工藝流程簡(jiǎn)圖

1.2 反硝化深床濾池的過濾過程

在第一、二期的過濾過程中，使用的是Denite反硝化深床濾池系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)12單元過濾器和一個(gè)額外的乙酸鈉酸碳源組成。單格柵過濾器寬度為3.56 m，長(zhǎng)度約為30.48 m，處理負(fù)荷為0.68 kg NO3--N/m3，濾料的有效粒徑在2～3 mm范圍內(nèi)，一般的平均過濾速度值是6.4 m/h，濾池最大流速為7.19 m/h，濾料厚度為2.44 m，反硝化深床濾池的反沖洗周期為48 h。具體的反沖洗過程如下：空氣沖洗的持續(xù)時(shí)間是3～5 min，空氣和水沖洗的持續(xù)時(shí)間是15～20 min，水沖洗5 min，最小反沖洗阻力為14.7 m3/（m2·h），空氣沖洗強(qiáng)度為110 m3/（m2·h），反硝化深層濾池每4小時(shí)通氮一次，每次持續(xù)的時(shí)間為2 min。在第三期的過濾過程中使用了Leopold Elimi Nite深層反硝化過濾床，該系統(tǒng)由2組8個(gè)濾網(wǎng)組成，外加甲醇碳源[1]。

2 反硝化深床濾池脫氮運(yùn)行的應(yīng)用

2.1 投加的碳源會(huì)影響濾池的反應(yīng)

在應(yīng)用反硝化深床濾池過程中，會(huì)受到多種因素的影響，碳源的投加情況就是其中一個(gè)關(guān)鍵的影響因素。添加到碳源中的反硝化細(xì)菌大多屬于異養(yǎng)兼性厭氧細(xì)菌。在污水處理廠內(nèi)，特別是水質(zhì)經(jīng)過二級(jí)處理后，碳含量較低，但硝酸鹽和亞硝酸鹽的去除效率比較低，使后續(xù)的處理工作會(huì)出現(xiàn)碳源不足的情況。就過濾床深度脫氮的過程而言，通常會(huì)添加乙酸鈉、甲醇、葡萄糖等，工藝的實(shí)際應(yīng)用會(huì)綜合考慮進(jìn)水水質(zhì)的炭氮比情況，目的在于更好地培養(yǎng)反硝化菌，使反硝化的脫氮功能得到明顯增強(qiáng)。比如在某污水處理廠反硝化濾池啟動(dòng)過程中測(cè)定了乙酸鈉的用量，當(dāng)乙酸鈉初始用量較高時(shí)，測(cè)得TN的去除率在40%～60%范圍內(nèi)。而根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，0.1 g/L乙酸鈉為最佳劑量，因此該污水處理廠進(jìn)行了科學(xué)地調(diào)整，使用AAO法和甲醇添加量為20～50 mg/L的方法，對(duì)水處理廠的出水TN進(jìn)行控制，保持為不超過5 mg/L。使用過濾工藝為AO+高效沉淀池+深層反硝化濾池，進(jìn)水時(shí)TN波動(dòng)較大，需要在過濾前向缺氧池中加入葡萄糖和乙酸鈉，防止出水部分COD和BOD5過高。在研究甲醇和乙酸鈉作為碳源對(duì)生物濾池反硝化的影響時(shí)，得到的結(jié)果是：乙酸鈉具有較高的微生物產(chǎn)率和較短的運(yùn)行周期，58.38%的生物濾池中的反應(yīng)與反硝化作用有關(guān)，高于甲醇濾池的36.68%，甲醇運(yùn)行的特點(diǎn)是比較穩(wěn)定且成本不高。

2.2 氧分子由硝酸鹽代替

在反硝化過程中，用硝酸鹽代替分子氧，成為選擇性受體，通過無氧呼吸，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)質(zhì)的有效分解。深度反硝化濾池結(jié)構(gòu)中的氧含量高，反硝化細(xì)菌將以氧為受體，先消耗存在的氧，或減少對(duì)硝酸鹽氮的消耗量。結(jié)果表明，只有當(dāng)溶解氧維持在0.5 mg/L時(shí)，才能正常地進(jìn)行反硝化反應(yīng)。當(dāng)出水溶解氧的含量大于5 mg/L時(shí)，對(duì)TN的去除率將會(huì)低于20%，而溶解氧在0.5 mg/L時(shí)，廢水總氮去除率會(huì)在60%～80%之間[2]。為做好深度反硝化濾池運(yùn)行的管理，應(yīng)有效控制溶解氧的含量，同時(shí)在落差水頭處充氧。采用穩(wěn)定水位滲流或弧形堰進(jìn)水的形式，提高脫氮水平。

2.3 TN的去除效果會(huì)受到DO含量的影響

在氧氣含量達(dá)到一定水平時(shí)，氧會(huì)作為電子受體，影響反硝化細(xì)菌的功能，這會(huì)對(duì)反硝化作用產(chǎn)生不利影響。當(dāng)反應(yīng)環(huán)境為厭氧或缺氧時(shí)，反硝化細(xì)菌會(huì)借助于廢水中的NO3-，發(fā)揮其電子受體的作用，將水中的硝酸鹽去除。深層濾池反硝化過程需要在厭氧或者是兼氧的條件下完成。因此，如果進(jìn)水DO過高或有一定的波動(dòng)，反硝化細(xì)菌的反硝化過程則會(huì)受到較為明顯的影響，而且這種影響是不利的。在實(shí)際處理工作中，污水處理廠的出水仍然會(huì)有氨氮成分。因此，當(dāng)進(jìn)水DO較高時(shí)，出水DO含量就較低，促進(jìn)進(jìn)水氨氮/總氮的硝化作用。而氨氮硝化后產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮、硝酸鹽在后續(xù)反硝化過程中轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，這就是濾池深度反硝化。如果出水的DO＞5 mg/L，對(duì)TN的去除率則比較低，一般不會(huì)高于20%。要想保證TN去除率比較穩(wěn)定，就要使DO的含量小于1 mg/L，此時(shí)對(duì)TN的去除率就能達(dá)到60%～80%。根據(jù)上述內(nèi)容得知，為了保持深度濾池的高反硝化和脫氮率，應(yīng)當(dāng)保證DO的含量不高于1 mg/L。

2.4 保證合適的乙酸鈉投加量

深床過濾處理的原水是污水處理廠的出水，而污水處理廠一般采用活性污泥法對(duì)污水進(jìn)行處理，因此有效有機(jī)碳（BOD）的含量很低。盡管深濾床中存在的硝化細(xì)菌大多是自養(yǎng)細(xì)菌，但反硝化細(xì)菌的反硝化過程必須消耗一定量的有機(jī)碳源乙酸鈉作為碳源反硝化的反應(yīng)物，所以要將一定量的碳源加入到深床濾池的原水中。當(dāng)乙酸鈉濃度為0.69 g/L，能將40%～60%的TN去除，此時(shí)的出水會(huì)有厭氧臭味。當(dāng)乙酸鈉濃度為0.35 g/L時(shí)，能夠?qū)?0%～40%的TN去除，此時(shí)出水的臭味就會(huì)減輕。當(dāng)向其中投入質(zhì)量濃度為0.05 g/L的乙酸鈉時(shí)，就能將0～40%的TN去除，此時(shí)的出水比較清澈，而且沒有明顯的氣味。將乙酸鈉的濃度調(diào)節(jié)到0.10 g/L，深床濾池對(duì)TN的去除率會(huì)隨馴化時(shí)間的延長(zhǎng)而穩(wěn)定。因此，可以認(rèn)為0.10 g/L的乙酸鈉劑量適用于深層過濾反硝化工藝[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文從運(yùn)行工藝和反硝化深床濾池的一、二、三期兩方面入手總結(jié)反硝化深床濾池運(yùn)行的基本情況，認(rèn)為要想良好應(yīng)用反硝化深床濾池脫氮運(yùn)行技術(shù)，應(yīng)保證合適的乙酸鈉投加量，并重點(diǎn)關(guān)注TN的去除效果會(huì)受到DO含量影響這一問題，此外還需通過投加合適的碳源，來優(yōu)化濾池反應(yīng)。