反硝化深床過濾在污水廠提標改造中的作用分析

邱秋圖

淄博市生態環境質量控制服務中心 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，此系統能夠同時去除TN（NO3-N）、SS和TP，介質為石英砂，具有特殊的規格和形狀。沙子的直徑是2-3mm，廢水可以完全與培養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。

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化為氮，含氮泡沫的增加會導致曝氣頭壓力損失，因此必須定期消除過量泡沫，這項技術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，提高系統效率，延長反沖洗周期。通常，反硝化/過濾系統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、發酵殘渣、糖等，其中甲醇是常用添加劑。

1.4 優點

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（生物營養去除系統）結合使用，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標準：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改造案例探討

2.1 案例概況

某污水處理廠設計日處理能力為3萬噸。主要處理生活廢水。按照中央和地方環保部門的要求，對污水處理廠進行改造，實現城市污水處理廠排放A級標準。

2.2 設計水質標準

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

2.3 濾池格數計算

大多數過濾器的設計限制是冬季，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，最大用水量多發生在夏季，故采用夏季最大用水量核算。

（1）冬季計算。在設計最低水溫時，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Denite濾池技術的長寬比并結合污水廠空地面積的實際情況，設計單格濾池長（L）18．29m，寬（B）2．9m，濾層厚度h取經驗值1．83m，則濾池格數n=V/（L×B×h）=3．3格，取整數為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 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回流不影響水質的TN。總之，脫氮的數量的網格袋式過濾器是4網格，L×B=18．29米×2．9米/網格，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，形成空氣反射內腔。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域。濾層采用天然卵石，濾料采用天然海砂。經多次篩洗，有效粒徑為2-3mm，均勻系數為1．4，球度為I＞0．8，莫氏硬度為6-7。

2.5 反沖洗設備

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

2.6 投加系統

（1）碳源投加系統。用于過濾器反硝化反應，以乙酸(（80%濃度）為碳源，儲罐容積為11m3，設置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。化學除磷的過濾槽，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 工藝調試與運行效果

深床濾池工藝調試于2014年3月成功，但運行初期出現了濾池水位時而升高過快的現象，經分析認為是二沉池時而出現跑泥現象，從而導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指標均低于一級A標準，運行效果穩定，尤其在精確控制碳源投加量的情況下，TN可穩定于8mg/L以下，去除效果明顯。

2.8 設計特點

（1）反硝化深床濾池的反硝化功能啟動靈活迅速，可根據進水水質確定是否投加碳源啟動反硝化功能，以實現過濾和反硝化功能的相互轉換，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。