反硝化深床滤池在污水处理厂提标改造工程的应用

反硝化深床滤池在污水处理厂提标改造工程的应用

惠春鹏

东莞市石鼓污水处理有限公司（523000）

摘要：某污水处理厂采用CAST法，对原出水进行了水质提升，目前的处理能力为3.0万m³/d。为确保现有工艺的正常运转，建议在原有CAST工艺的前提下，增加“调整池+深床过滤”工艺，增加药剂，并将深床硝化和反硝化过滤池与反硝化过滤池、反硝化过滤池结合，既减少了对厂房的占地，又降低了建设投资，同时出水的水质符合《地表水环境质量标准》GB3838-2002（GB3838-2002）中的地下水（TN除外）。

关键词：污水处理厂；深化反硝化滤池；提标改造

引言

某污水处理厂是国家“十一五”节能减排计划中的重点工程，它对改善和保护城市水环境有重大意义。目前本市大部分的地表水质都是劣V类，为了充分利用污水处理厂的处理效能，更好地服务于节能减排，同时也保护了城市的自然水体不受污染。

一、污水处理厂现状运行概况及设计进出水水质

1、污水处理厂现状

该项目的设计规模为6.0万立方米/日，目前正在进行的项目设计规模为3.0万立方米/日，占地4.79公顷。污水处理设施包括格栅及进水泵房，细格栅及旋流式沉砂池，CAST池，鼓风机房及变配电间，紫外线消毒渠，计量渠，污泥缓冲池，污泥脱水间。

设计出水水质应符合《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B排放标准，处理后的尾水应排入污水处理厂旁的某河流。某河流是城市黑臭水体治理的关键河流之一。最近的流程见图1。

图1 近期工艺流程图

2、现状存在的问题

（1）从污水处理工艺参数来看，出水平均浓度可以满足B标一级标准，即使出水COD、BDD、NH3-N等指标符合地表水V类，TN值满足一级A标的标准，但出水SS和TP值没有满足一级A标的要求。

（2）由于某些河流域有大量的污染源，导致河流出现了明显的黑化，水体的自洁能力和环境容量都很低，因此，1A排放水的水质不能满足地表水V类水的要求，是劣V类水质，文城污水处理厂现有3万立方米/d1A排放的污水排放至某某河，等于0.57m³/s劣V类水流入某某河，对水体生态环境影响较大。

（3）由于污水处理厂建设周期长，污水厂部分设备出现故障，影响了工厂的正常生产。

二、深床滤池在污水处理厂中的工艺技术路线

1、深床滤池的工艺特点

此次达到一级水质要求的污染物为COD,BOD,SS,TP,TN和NH3-N。其中，硝化深床滤池去除COD、BOD和NN，反硝化滤池去除TN、SS等。

硝化深床过滤技术的基本原理是将好氧生物菌吸附在生物滤池陶粒过滤材料上，利用微生物对有机物、氨氮等进行降解。该工程采用上向流硝化深度床滤池，并利用罗茨风机进行曝气。

过滤机制：深床滤池由粗石英砂组成，其工作原理为：截留、吸附、脱附。

截留机理：可以截留大于滤料或由沉淀的颗粒组成的滤料。过滤粒度越低，对过滤效果的影响也就越大：滤料在过滤过程中的作用很小，但在过滤过程中却起到了很大的作用。在滤料上沉积：与液体一起流动的悬浮物；根据其粒度和孔径，它可以穿过滤料，但是不会被拦截。无论如何，不同的现象会改变其行数，使之与过滤器产生联系。

吸附机理：由于物理力（挤压、内聚力）和范德华力的吸附力，使颗粒在滤料表面的吸附能力增强。

脱附机理：由于以上机理，过滤材料的表面间的缝隙被沉积的微粒所包围。随着流量的增加，过滤层的阻力也随之增加。滞留的沉淀物可以脱出并进入过滤层。在滤膜发生故障前，必须对滤池进行有效的反冲，使滤膜的过滤性能得到恢复。

2、提标改造后的工艺流程

鉴于目前的处理工艺不能正常生产，不能对现有的处理设施进行整体的改造和更换，因此，我们将对现有的工艺设备进行水质提升，以降低目前污水处理厂出水的TN、TP、SS、COD和BOD等浓度，达到地表V类水（TN除外）的出水排放标准。由于上游CAST池水位与下游排泄水道高度差异较小，且CAST出水不连续，不能满足深层滤池的连续进水需求，因此，在深床滤池前面增加了调蓄池。

具体工艺流程详见图2。

图2 工艺流程图

三、反硝化滤池和硝化深床滤池工艺设计

2、反硝化滤池和硝化深床滤池工艺设计（1）反硝化滤池

反硝化滤池是一个预处理的反硝化滤池，其过滤介质是火山岩滤料，它还具备三个作用：对悬浮物进行物理过滤；微絮凝法处理磷酸盐磷(PO4-P)；硝基氮的生物脱硝技术。

滤池的进水出水、反冲洗气洗、气水联洗、硝化液进水等都为自动化控制。

反硝化滤池数量为4格，总滤料容积600m³，单格滤料容积150m³，总过滤面积302.4m²，单池过滤面积75.6m²。单池尺寸12.6m×6.0m，滤料厚度2.0m，滤料种类采用火山岩滤料，运行周期为24~48h，反冲洗采用气洗－气水混洗－水洗的方式，共15min。反硝化滤池水力负荷详见表2。

表2 反硝化滤池水力负荷表

注：3格滤池运行滤速为有1格滤池进行反冲洗时其他滤池的强制滤速。

经计算，过滤水头损失为1.8m，过滤方式为上向流过滤，反冲洗周期为1~2天。

（2）硝化深床滤池

硝化深床滤池过滤介质为火山岩，同时具有以下几种功能：COD、BOD有机物的好氧生物氧化分解；氨氮的硝化反应。

生物课床滤池系统，基于深度处理系统进水流量及水质情况，适时调整氧投加量。滤池的进水出水、反冲洗气洗、气水联洗、氧气产量调节等都为自动化控制。

硝化深床滤池数量4格，总滤料容积950m³，单格滤料容积237.5m³，总过滤面积302.4m²，单池过滤面积75.6m²。单池尺寸12.6m×6.0m，滤料厚度3.2m，滤料种类采用火山岩滤料，运行周期为24~48h，反冲洗采用气洗一气水混洗－水洗的方式，共15min。硝化滤池水力负荷详见表3。

表3 硝化滤池水力负荷

注：3格滤池运行滤速为有1格滤池进行反冲洗时其他滤池的强制滤速。

经计算，过滤水头损失为2.0m，过滤方式为上向流过滤，反冲洗周期为1~2天。

滤池曝气风机的设计参数为：曝气风机计算压力为68.6kPa，流量为Q=52.6m3/min，电机功率N=11kw，共3台，两用一备。当其中一台反硝化滤池进行反冲洗时，对应曝气风机关闭对应反硝化滤池的进气阀门，并降低功率为原复核的50%进行使用。

（3）深床滤池生产系统操作流程

当深床滤池正常过滤时，本工程接纳从调节池过来的水，依次通过反硝化滤池和硝化滤池，最终排入清水池，其中进水通过出水调节堰板控制使4格反硝化滤池和4格硝化滤池的流量一致。经过滤的污水通过潜水泵提升，最终排入下游紫外线消毒渠。清水池出水通过反硝化回流泵提升回流液，接入反硝化滤池进水渠，一并通过深床滤池进行过滤。

当反硝化滤池当达到设定运行时间（设定为24h）或设定压力损失时（1.8m），硝化滤池当达到设定运行时间（设定为24h）或设定压力损失时（2.0m），按设定的反冲洗程序依次反冲洗，反冲洗结束后滤池恢复正常运行状态。反冲洗过程为速降——气洗——水洗——气水联合洗。速降时关闭进水阀，关闭工艺风机进气管，打开反冲洗水阀和速降阀，速降时间约3min，速降完毕后关闭反冲洗水阀和速降阀。气洗时开启反冲洗风机，打开反冲洗进气阀，气洗强度13L/（m2·s），气洗时间约5min，气洗完毕后关闭反冲洗风机和反冲洗进气阀。水洗时开启反冲洗水泵，打开反冲洗进水阀，提起反冲洗出水方闸门，水洗强度6L/（m2·s），水洗时间约5min。气水联合洗时开启反冲洗风机，打开反冲洗进气阀，气水联合洗时间约5min。气水联合洗结束后关闭反冲洗水泵、反冲洗风机，关闭反冲洗进水阀、反冲洗进气阀、放下反冲洗出水方闸门，开启工艺风机，打开进水阀，滤池恢复正常运行。反冲洗后的污水流入污水池，最终通过污水泵打回CAST池配水井内。

结语

考虑到厂区现有工艺无法停产运行，无法对现有处理设施整体进行替换改造，故考虑在现有工艺设备基础上进行调节池+深床滤池的水质提标改造，不影响施工期间现有水厂的正常运行。

本工程将深床中的硝化滤池、反硝化滤池、反冲洗水池、出水清水池、泵及风机间进行了合建，尽可能地减少了对厂区用地的占用，也减少了土建投资。

经过水质提升改造后，对污水处理厂处理水尾水排放下游河道的环境提升有很大的作用，具有很好的生态效益、环境效益和经济效益。

参考文献

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