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城市污水深度处理中深床反硝化滤池的应用思考
更新时间:2020-12-02 来源:环境与发展 作者:方振敏

  深床反硝化滤池作为我国城市污水深度处理的重要方式之一,其污水处理效果好、效率高且成本较低,能够有效确保出水SS、TN稳定达标,因而在城市污水深度处理方面有着极高的推广应用价值。本文结合在既往城市污水处理中的经验,针对城市污水深度处理中深床反硝化滤池的应用展开全面细致探讨,以供相关人员参考借鉴。

  1 深床反硝化滤池的工艺特点

  深床反硝化滤池工艺是将生物氧化脱氮结合深床过滤为一体的污水处理单元,是污水脱氮与过滤较为先进的处理工艺。该处理工艺对于去除水中悬浮物(SS)、总氮量(TN)具有显著的效果,其主要是利用规格以及形状较为特殊的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质,并将深床作为去除水中SS以及硝酸盐氮(NO3-N)的场所。该工艺具有如下特点:

  (1)该工艺处理流程较短、耗费能源低、操作管理便捷,相比其他污水处理工艺运行成本较低,适用性及可靠性好。

  (2)深床反硝化滤池通过降流式重力滤池,对于水中SS的去除效果较好,且后续处理不需要设置终沉池或过滤池,滤池设计十分合理。

  (3)深床反硝化滤池可根据不同水质的实际情况,在深床过滤池与反硝化过滤池间进行灵活切换,实现了一池两用,减少了成本[1]。例如,可转化为去除SS的深床过滤池,或通过加入适量碳源转化为污水脱氮的反硝化滤池,从而有效满足水中SS、总氮的排放要求。(4)深床反硝化滤池的气、水反冲技术使得滤池反冲洗效果好(清洗效果高达100%)、耗水量小(仅为总水量2%~4%),并能显著提升反冲洗效率,减少滤池反冲洗的次数及成本。

  2 城市污水深度处理中深床反硝化滤池的应用

  2.1应用机理

  2.1.1过滤机理

  深床过滤池主要采用规格以及形状较为特殊的石英砂作为滤料,在运行的过程中机理主要分为截留、吸附以及脱附等3个环节。

  首先,截留机理。截留分为机械过滤与滤料沉积两种类型,其中,机械过滤主要是通过滤料所组成的滤床对污水中的悬浮颗粒或已沉积的颗粒物集团等粒径大于滤料筛孔尺寸的颗粒物进行截留,滤料筛孔越小截留作用越明显,反之,由粗滤料所构成的滤床截留作用较小。滤料层通过截留能够不断截留、吸附由生化处理后出水中的悬浮物以及反硝化兼性异养菌群微生物(如微球菌属、变形杆菌属、芽抱杆菌属等),且能够轻松达到污水处理对于浊度<2NUT或SS<5mg/L(通常要求SS<2mg/L)的要求。滤料上沉积主要是由于液体流动,使得部分悬浮物穿过滤料而未被截留,此时就会沉积在滤料上。

  其次,吸附机理。污水的深度处理时,颗粒物吸附于滤料表面,且在不同的滤速下滤料的吸附作用也有所不同,由此可通过控制滤速对吸附效果予以调整,从而确保污水的处理效果。该原理是由于挤压、内聚力等的作用力,使分子间因吸力而吸附即物理吸附。

  另外,脱附机理。通过上述一系列反应之后,被沉积颗粒物包裹的滤料间缝隙越来越小,使得进水流速升高,滤床阻力升高。被截留的颗粒物极有可能出现脱附并被带至滤料深层累积。因此,需要在滤床的过滤作用失效前,对滤床截留颗粒物予以反冲洗,使截留的悬浮颗粒物全部冲洗出池,从而恢复滤床的过滤作用。

  2.1.2脱氮机理

  在缺氧的环境下,深床反硝化滤池滤料层表面会存在大量反硝化生物菌群附着,经二级生化处理后的出水在重力流的作用下进入滤池并通过滤料层,此时,进入滤池的污水中的硝酸盐氮(NO3-N)被石英砂表面的生物膜反硝化并转换为N2释放,由此而完成污水的反硝化脱氮。

  整个过程的反应为:硝基氮+碳源+反硝化微生物→N2↑。缺氧条件下,反硝化生物菌利用NO3-N中的N5+和N3+(还原为N2)作为能量代谢中的电子受体,O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度,有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化降解。因此,在反硝化深床滤池滤层中,只有在滤池进水溶解氧较低,滤层处于无氧状态才能起到脱氮作用,由此可见,对进水溶解氧予以严格把控对于减少碳源投加成本、提高滤池出水处理效果有着重要作用。

  2.2应用效果

  污水经二级生物处理构筑物处理后,为进一步强化TN及SS的去除效率和稳定性,在循环澄清池后加设深床反硝化滤池。通过向滤池中投加碳源,并通过滤池中生物膜的异养型反硝化菌将硝酸盐被还原成氮气,从而使出水总氮达标。并通过滤料的过滤作用,使出水SS同步达标。

  (1)出水水质好,采用传统重力流滤池,在污水处理时,能够确保出水稳定,水质好,抗冲击负荷能力强。(2)滤层堵塞风险低,反冲洗无盲区,冲洗效率高,即使进水水质较差时,通过反冲洗也能彻底恢复滤料的截污能力。(3)对溶解氧的影响较低,深床反硝化滤池采用弧形堰板及恒水位对滤池运行液位予以控制,有效规避了高落差跌水而导致的进水DO增加(控制溶解氧增加值<1mg/L。)。(4)冬季低温条件下,针对反硝化处理不彻底的现状,可通过在污水处理时投加适量碳源,确保TN能够实现稳定达标。(5)夏季气温条件良好,出水TN如若能稳定达标,则可对工艺运行予以调整,将碳源投加系统关闭转化为深床滤池,确保出水SS达标。(6)深床过滤池配备有独特的反冲洗系统,其独特的配水、配气系统,高密度分布的孔口以及高强度的气水反冲技术,能够实现全方位无死角反冲洗,显著提升了反冲洗效率,延长了滤池运行周期,减少了滤池反冲洗的次数及成本。

  需要注意的是,在污水处理的过程中,应根据季节与实际情况,精准把控碳源投加量,避免碳源投量过大而影响反硝化效果;另外,进水SS偏低或水量偏少时,应适当延长反冲洗周期,若为首次使用需每10天冲洗一次,如此才能有效提升污水处理效果,确保出水SS、TN均能满足排放标准。

  3 结语

  深床反硝化滤池作为时下较为先进且应用较为广泛的污水深度处理工艺,其能够同步实现去除SS、脱氮等功能,同时,其工艺技术成熟、使用性能稳定、处理效果较好、运行成本较低,并能够根据污水水质情况进行深床过滤功能与反硝化脱氮功能的灵活转化,真正实现了一池两用,节约了大量成本,因此极具进一步深度推广应用价值。

  作者简介:

  方振敏(1986-),女,汉族,硕士研究生学历,环境保护工程工程师职称,研究方向为水污染治理。安徽国祯环保节能科技股份有限公司。

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