反硝化濾池在污水提標(biāo)升級(jí)項(xiàng)目中的應(yīng)用

＊朱小琴

（湖北建科國(guó)際工程有限公司 湖北 430070）

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量要求越來(lái)越高，環(huán)境保護(hù)日益受到重視，提高城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)出水標(biāo)準(zhǔn)，改善地表水體水質(zhì)，是城鎮(zhèn)化進(jìn)程中須優(yōu)先解決的問(wèn)題，也是政府改善民生重要工作目標(biāo)之一。大悟縣城區(qū)污水處理廠(chǎng)提標(biāo)升級(jí)工程在此背景下開(kāi)始建設(shè)，本文結(jié)合該廠(chǎng)的實(shí)施對(duì)污水脫氮工藝進(jìn)行分析。

1.工程現(xiàn)狀

大悟縣城市污水處理廠(chǎng)，設(shè)計(jì)污水廠(chǎng)規(guī)模2萬(wàn)m3/d，該項(xiàng)目目前處于運(yùn)營(yíng)期，污水處理工藝采用水解酸化-KIC-混凝沉淀工藝，現(xiàn)有構(gòu)筑物包括粗格柵及提升泵房、沉砂池、水解酸化池、KIC生物接觸氧化池、混凝沉淀池、巴氏計(jì)量槽、污泥水間、鼓風(fēng)機(jī)房等。

2.總體方案

(1)工程規(guī)模

本工程設(shè)計(jì)規(guī)模為2.0×104m3/d，服務(wù)區(qū)的排水體制為雨污分流制，總變化系數(shù)為1.49。

(2)設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本次設(shè)計(jì)旨在對(duì)污水廠(chǎng)進(jìn)行提標(biāo)升級(jí)，由原設(shè)計(jì)出水一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。其進(jìn)、出水水質(zhì)對(duì)比如表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)表

注：括號(hào)中的數(shù)值為水溫≤12℃時(shí)的控制指標(biāo)，括號(hào)外的數(shù)值為水溫＞12℃時(shí)的控制指標(biāo)

對(duì)照出水一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)與一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的差異，可以看出還需要增設(shè)深度處理構(gòu)筑物進(jìn)一步處理SS、BOD5、COD、氮、磷等污染物。

(3)工藝論證

本工程重點(diǎn)處理對(duì)象如下：

①懸浮

去除二級(jí)處理出水中的懸浮物常用的方法是采用混凝、沉淀和過(guò)濾工藝，在該工藝過(guò)程中，不僅可以去除水中懸浮狀的細(xì)微顆粒雜質(zhì)，而且可以去除水中大分子的膠體物質(zhì)。

②有機(jī)物

二級(jí)處理出水中的有機(jī)物主要為溶解性的有機(jī)物和懸浮性的有機(jī)物。難降解溶解性有機(jī)物可通過(guò)混凝沉淀工藝部分去除，而懸浮性的有機(jī)物可以通過(guò)混凝、沉淀和過(guò)濾得以去除。

③氮和磷

在生物接觸氧化的二級(jí)處理工藝中，若硝化作用進(jìn)行較完全，則出水中的總氮主要是以硝酸鹽氮（NO3-）和亞硝酸鹽氮（NO2-）的形式存在，少部分以氨氮（NH3、NH4+）形式存在。

去除硝酸鹽氮，可通過(guò)反硝化菌去除。在無(wú)溶解氧的情況下，反硝化菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N5+和N3+作為能量代謝中的電子受體，O2-作為受氫體生成H2O和OH-堿度，有機(jī)物作為碳源及電子供體提供能量并被氧化穩(wěn)定。這一過(guò)程同時(shí)有兩種轉(zhuǎn)化途徑：一是同化反硝化（合成），最終形成有機(jī)氮化合物，成為菌體的組成部分；另一是異化反硝化（分解），最終產(chǎn)物是氣態(tài)氮。污水處理脫氮重點(diǎn)是異化過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，氮從正五或正三價(jià)轉(zhuǎn)化成零價(jià)氣態(tài)氮，從而實(shí)現(xiàn)脫氮作用。

由于本工程需要過(guò)濾去除SS，同時(shí)需要去除氮及磷，綜上所述，本工程推薦采用具有集生物脫氮及過(guò)濾功能的反硝化深床濾池；

去除氨氮可以采用化學(xué)氧化法，利用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)膺M(jìn)行脫除，這種方法還可以起到殺菌作用，本工程采用次氯酸鈉（NaClO）去除氨氮及消毒。

出水總磷要降至0.5mg/L以下，目前較可行的技術(shù)為化學(xué)輔助除磷，除磷藥劑采用聚合氯化鋁[Al2(OH)nCl6-n]m，簡(jiǎn)稱(chēng)PAC，通過(guò)投藥形成絮凝體，再經(jīng)反硝化深床濾池過(guò)濾去除。

由于本工程現(xiàn)狀已包含混凝過(guò)濾，結(jié)合上述分析，本工程選用工藝方案為：微絮凝過(guò)濾（反硝化深床濾池）+化學(xué)氧化（次氯酸鈉）+化學(xué)除磷（PAC）。

(4)工藝流程

為保證污水處理廠(chǎng)提標(biāo)升級(jí)后出水達(dá)標(biāo)，并使提標(biāo)升級(jí)后污水廠(chǎng)出水依靠重力排入現(xiàn)狀出水口，結(jié)合上述污水處理工藝論證，大悟縣城市污水處理廠(chǎng)提標(biāo)升級(jí)改造工藝為混凝沉淀池后增設(shè)提升泵房、反硝化濾池和接觸消毒池。提標(biāo)升級(jí)后水處理工藝流程如圖1。

圖1 提標(biāo)升級(jí)后水處理工藝流程圖

3.反硝化濾池工程設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，本工程需新建提升泵房、接觸消毒池及反硝化濾池，本文重點(diǎn)論述反硝化濾池的作用、設(shè)計(jì)參數(shù)以及平面布局。

(1)功能

反硝化深床濾池是搭載了固定生物膜反應(yīng)功能的深床過(guò)濾濾池，集生物脫氮及過(guò)濾功能的深度處理單元，其設(shè)計(jì)可選擇濾池單獨(dú)運(yùn)行或反硝化運(yùn)行工藝，具有多種功能：

①懸浮物（SS）的物理過(guò)濾，通常為5～10mg/L；

②磷酸鹽磷（PO4-P）的化學(xué)除磷+過(guò)濾去除，通常0.5mg/L；

③硝基氮（NO3-N）的生物反硝化，通常3mg/L。

(2)設(shè)計(jì)參數(shù)

①濾池規(guī)模：設(shè)計(jì)規(guī)模2.0×104m3/d。

②濾池?cái)?shù)量

表2 單池尺寸

表3 濾料及承托層

濾料需根據(jù)實(shí)際需要供貨，并需要額外考慮一定的損耗量（通常為3%～5%）。

表4 水力負(fù)荷

表5 反沖洗強(qiáng)度設(shè)計(jì)

表6 控制方式

表7 反沖洗設(shè)備

本項(xiàng)目濾池配置1套反沖洗系統(tǒng)，每次只能為一格濾池進(jìn)行反沖洗，反沖洗羅茨風(fēng)機(jī)采用3臺(tái)，2用1備，反沖洗水泵采用潛污泵，2臺(tái)，1用1備。

反沖洗廢水通過(guò)反沖洗廢水排水氣動(dòng)蝶閥排放到濾池進(jìn)水渠下方的反沖洗廢水管中，再流入反沖洗廢水池，反沖洗廢水池池容至少為一格濾池反洗廢水量的1.5倍，反沖洗廢水通過(guò)潛污泵小流量提升進(jìn)入廠(chǎng)內(nèi)污水提升泵井。

表8 反沖洗廢水池

表9 壓縮空氣氣源

濾池配套的進(jìn)水閘門(mén)、過(guò)濾出水調(diào)節(jié)閥、反沖洗進(jìn)水閥、反沖洗進(jìn)氣閥、反沖洗排水閥均采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，壓縮空氣氣源為氣動(dòng)閥門(mén)提供壓縮空氣。

表10 碳源投加系統(tǒng)

碳源投加系統(tǒng)按反硝化去除5mg/L硝態(tài)氮，按日平均處理水量2萬(wàn)m3/d考慮。

采用純度20%的乙酸鈉（CH3COONa）作為碳源，碳源投加控制采用“前饋+后饋”環(huán)路控制機(jī)制，在保證系統(tǒng)出水的前提下，確保系統(tǒng)最經(jīng)濟(jì)可靠的碳源投加。系統(tǒng)包括：溶液制備及儲(chǔ)存系統(tǒng)、乙酸鈉（CH3COONa）溶液定量投加系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)。

(3)平面及剖面布置

圖2 反硝化深床濾池平面圖

4.處理效果

大悟縣城區(qū)污水廠(chǎng)從2019年7月開(kāi)始試運(yùn)行，至今已安全穩(wěn)定運(yùn)行2年多。運(yùn)行期間，污水廠(chǎng)嚴(yán)格按照《城市污水處理廠(chǎng)運(yùn)行、維護(hù)、及其安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 60-94）進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定生產(chǎn)，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定排放要求。

圖3 反硝化深床濾池1-1剖面圖

表11 大悟縣科亮污水廠(chǎng)2021年7月至2021年11月進(jìn)水水質(zhì)

表12 大悟縣科亮污水廠(chǎng)2021年7月至2021年11月出水水質(zhì)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出：出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到《城市污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)語(yǔ)

大悟縣城區(qū)污水處理廠(chǎng)提標(biāo)升級(jí)工程自2019年7月運(yùn)行以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了污水出水由一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升至一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，減輕了受納水體環(huán)境負(fù)荷，該工程的成功運(yùn)行對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)提標(biāo)升級(jí)工藝選擇具有示范意義。