城市污水深度處理中深床反硝化濾池的應(yīng)用探討
摘要：深床反硝化濾池作為我國城市污水深度處理的重要方式之一，其污水處理效果好、效率高且成本較低，能夠有效確保出水 SS、TN 穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因而在城市污水深度處理方面有著極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。本文結(jié)合在既往城市污水處理中的經(jīng)驗(yàn)，針對城市污水深度處理中深床反硝化濾池的應(yīng)用展開全面細(xì)致探討，以供相關(guān)人員參考借鑒。
關(guān)鍵詞：污水深度處理；深床反硝化濾池；處理機(jī)理；注意事項(xiàng)
1 深床反硝化濾池的工藝特點(diǎn)
深床反硝化濾池工藝是將生物氧化脫氮結(jié)合深床過濾為一體的污水處理單元，是污水脫氮與過濾較為先進(jìn)的處理工藝。該處理工藝對于去除水中懸浮物（SS）、總氮量（TN）具有顯著的效果，其主要是利用規(guī)格以及形狀較為特殊的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)，并將深床作為去除水中 SS 以及硝酸鹽氮（NO3-N）的場所。該工藝具有如下特點(diǎn)：
（1）該工藝處理流程較短、耗費(fèi)能源低、操作管理便捷，相比其他污水處理工藝運(yùn)行成本較低，適用性及可靠性好。
（2）深床反硝化濾池通過降流式重力濾池，對于水中 SS 的去除效果較好，且后續(xù)處理不需要設(shè)置終沉池或過濾池，濾池設(shè)計(jì)十分合理。
（3）深床反硝化濾池可根據(jù)不同水質(zhì)的實(shí)際情況，在深床過濾池與反硝化過濾池間進(jìn)行靈活切換，實(shí)現(xiàn)了一池兩用，減少了成本 [1]。例如，可轉(zhuǎn)化為去除 SS 的深床過濾池，或通過加入適量碳源轉(zhuǎn)化為污水脫氮的反硝化濾池，從而有效滿足水中SS、總氮的排放要求。（4）深床反硝化濾池的氣、水反沖技術(shù)使得濾池反沖洗效果好（清洗效果高達(dá) 100%）、耗水量小（僅為總水量 2% ～ 4%），并能顯著提升反沖洗效率，減少濾池反沖洗的次數(shù)及成本。
2 城市污水深度處理中深床反硝化濾池的應(yīng)用
2.1 應(yīng)用機(jī)理
2.1.1 過濾機(jī)理
深床過濾池主要采用規(guī)格以及形狀較為特殊的石英砂作為濾料，在運(yùn)行的過程中機(jī)理主要分為截留、吸附以及脫附等 3 個(gè)環(huán)節(jié)。
首先，截留機(jī)理。截留分為機(jī)械過濾與濾料沉積兩種類型，其中，機(jī)械過濾主要是通過濾料所組成的濾床對污水中的懸浮顆粒或已沉積的顆粒物集團(tuán)等粒徑大于濾料篩孔尺寸的顆粒物進(jìn)行截留，濾料篩孔越小截留作用越明顯，反之，由粗濾料所構(gòu)成的濾床截留作用較小。濾料層通過截留能夠不斷截留、吸附由生化處理后出水中的懸浮物以及反硝化兼性異養(yǎng)菌群微生物（如微球菌屬、變形桿菌屬、芽抱桿菌屬等），且能夠輕松達(dá)到污水處理對于濁度＜ 2NUT 或 SS ＜ 5mg/L（通常要求 SS＜ 2mg/L）的要求。濾料上沉積主要是由于液體流動(dòng)，使得部分懸浮物穿過濾料而未被截留，此時(shí)就會(huì)沉積在濾料上。
其次，吸附機(jī)理。污水的深度處理時(shí)，顆粒物吸附于濾料表面，且在不同的濾速下濾料的吸附作用也有所不同，由此可通過控制濾速對吸附效果予以調(diào)整，從而確保污水的處理效果。該原理是由于擠壓、內(nèi)聚力等的作用力，使分子間因吸力而吸附即物理吸附。
另外，脫附機(jī)理。通過上述一系列反應(yīng)之后，被沉積顆粒物包裹的濾料間縫隙越來越小，使得進(jìn)水流速升高，濾床阻力升高。被截留的顆粒物極有可能出現(xiàn)脫附并被帶至濾料深層累積。因此，需要在濾床的過濾作用失效前，對濾床截留顆粒物予以反沖洗，使截留的懸浮顆粒物全部沖洗出池，從而恢復(fù)濾床的過濾作用。
2.1.2 脫氮機(jī)理
在缺氧的環(huán)境下，深床反硝化濾池濾料層表面會(huì)存在大量反硝化生物菌群附著，經(jīng)二級(jí)生化處理后的出水在重力流的作用下進(jìn)入濾池并通過濾料層，此時(shí)，進(jìn)入濾池的污水中的硝酸鹽氮（NO3-N）被石英砂表面的生物膜反硝化并轉(zhuǎn)換為 N2 釋放，由此而完成污水的反硝化脫氮。
整個(gè)過程的反應(yīng)為：硝基氮 + 碳源 + 反硝化微生物→ N2 ↑。缺氧條件下，反硝化生物菌利用 NO3-N 中的 N5+ 和 N3+（還原為 N2）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降解。因此，在反硝化深床濾池濾層中，只有在濾池進(jìn)水溶解氧較低，濾層處于無氧狀態(tài)才能起到脫氮作用，由此可見，對進(jìn)水溶解氧予以嚴(yán)格把控對于減少碳源投加成本、提高濾池出水處理效果有著重要作用。
2.2 應(yīng)用效果
污水經(jīng)二級(jí)生物處理構(gòu)筑物處理后，為進(jìn)一步強(qiáng)化 TN 及 SS 的去除效率和穩(wěn)定性，在循環(huán)澄清池后加設(shè)深床反硝化濾池。通過向?yàn)V池中投加碳源，并通過濾池中生物膜的異養(yǎng)型反硝化菌將硝酸鹽被還原成氮?dú)猓瑥亩钩鏊偟_(dá)標(biāo)。并通過濾料的過濾作用，使出水 SS 同步達(dá)標(biāo)。
（1）出水水質(zhì)好，采用傳統(tǒng)重力流濾池，在污水處理時(shí)，能夠確保出水穩(wěn)定，水質(zhì)好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。（2）濾層堵塞風(fēng)險(xiǎn)低，反沖洗無盲區(qū)，沖洗效率高，即使進(jìn)水水質(zhì)較差時(shí)，通過反沖洗也能徹底恢復(fù)濾料的截污能力。（3）對溶解氧的影響較低，深床反硝化濾池采用弧形堰板及恒水位對濾池運(yùn)行液位予以控制，有效規(guī)避了高落差跌水而導(dǎo)致的進(jìn)水DO增加（控制溶解氧增加值＜1mg/L。）。（4）冬季低溫條件下，針對反硝化處理不徹底的現(xiàn)狀，可通過在污水處理時(shí)投加適量碳源，確保TN能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。（5）夏季氣溫條件良好，出水TN如若能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，則可對工藝運(yùn)行予以調(diào)整，將碳源投加系統(tǒng)關(guān)閉轉(zhuǎn)化為深床濾池，確保出水SS達(dá)標(biāo)。（6）深床過濾池配備有獨(dú)特的反沖洗系統(tǒng)，其獨(dú)特的配水、配氣系統(tǒng)，高密度分布的孔口以及高強(qiáng)度的氣水反沖技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位無死角反沖洗，顯著提升了反沖洗效率，延長了濾池運(yùn)行周期，減少了濾池反沖洗的次數(shù)及成本。
需要注意的是，在污水處理的過程中，應(yīng)根據(jù)季節(jié)與實(shí)際情況，精準(zhǔn)把控碳源投加量，避免碳源投量過大而影響反硝化效果；另外，進(jìn)水SS 偏低或水量偏少時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延長反沖洗周期，若為首次使用需每 10天沖洗一次，如此才能有效提升污水處理效果，確保出水 SS、TN 均能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
3 結(jié)語
深床反硝化濾池作為時(shí)下較為先進(jìn)且應(yīng)用較為廣泛的污水深度處理工藝，其能夠同步實(shí)現(xiàn)去除 SS、脫氮等功能，同時(shí)，其工藝技術(shù)成熟、使用性能穩(wěn)定、處理效果較好、運(yùn)行成本較低，并能夠根據(jù)污水水質(zhì)情況進(jìn)行深床過濾功能與反硝化脫氮功能的靈活轉(zhuǎn)化，真正實(shí)現(xiàn)了一池兩用，節(jié)約了大量成本，因此極具進(jìn)一步深度推廣應(yīng)用價(jià)值。
作者簡介：
方振敏（1986-），女，漢族，碩士研究生學(xué)歷，環(huán)境保護(hù)工程工程師職稱，研究方向?yàn)樗廴局卫怼０不諊澀h(huán)保節(jié)能科技股份有限公司。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
