反硝化深床滤池在污水处理厂提标改造中的应用实例
摘 要：惠州市某镇生活污水处理厂一期提标改造工程设计规模万 1.0 万 m³/d，污水处理厂提标前的尾水排放标准采用广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级 B 标准的较严者；提标后采用广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标准的较严者。提标改造工程增加了混凝池+反硝化深床滤池深度污水处理工艺，通过投加药剂，补充碳源，保证 SS、TP 和 TN 同时稳定达标。混凝池+反硝化深床滤池综合了生物脱氮、除磷和过滤的功能，灵活运行，结合前端主体工艺，保证出水稳定达标。
关键词：反硝化深床滤池；脱氮；除磷；深度处理；改良型氧化沟
惠州市某镇生活污水处理厂一期工程设计规模日处理生活污水 1.0 万 m³/d，于 2005 年 9 月建成投入运行，主体工艺采用改良型氧化沟工艺，污水处理厂处理后的尾水达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级 B 标准的较严者。
为了为确保水污染得到有效控制和改善，改善城市居民的生活环境，完善城镇基础设施，营造良好的投资环境，促进经济的发展，该镇污水处理厂实施了提标改造工程。本工程实例提标是在原有改良型氧化沟工艺的基础上，增加混凝池和反硝化深床滤池工艺。
1 设计水质水量
设计水量为 1.0 万 m³/d，收集的污水主要为生活污水，污水处理厂设计进水水质及提标前出水水质如下表所示。
本工程实例提标前现状的出水水质基本达标，提标后采用广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标准的较严者。如下表所示。
2 提标改造工艺流程
根据污水处理厂的运行状况，污水处理厂的二沉池有浮萍等富营养化标志物出现，出水中含较多 N、P 元素；同时由于带式脱水机的处理能力不足，一方面导致回流量增大，系统内污泥龄加大，使得污泥活性降低，脱氮除磷效果变差，另一方面导致二沉池沉淀污泥停留时间变长，产生厌氧效果，磷在厌氧条件下被释放，使出水含磷量增高。针对污水处理厂实际运行问题，本着减少对现状产生影响的原则，本工程的提标改造在原有粗格栅——细格栅——旋流沉砂池——改良型氧化沟——二沉池——接触消毒的工艺流程基础上，增加中间水池、混凝池、反硝化深床滤池、清水池、污泥浓缩池、反硝化加药间和风机房，同时增加污泥脱水机。提标改造后具体工艺流程图见图：
来自生活污水收集管网的污水进入粗、细格栅，旋流沉砂池，将大部分固体垃圾、SS 去除，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。经过物理预处理工艺段之后，生活污水提升至改良型氧化沟的厌氧段布水系统，经过厌氧反应，COD 可得到大幅度的降低，以推流流态经过缺氧段和好氧段，并保持一定的回流比，进行生化脱氮除磷。经生化处理后的出水进入二沉池，生物污泥沉淀至池体下部，通过污泥回流泵站输送至污泥浓缩池，污泥经过污泥浓缩池的作用含水率降低，然后通过螺杆泵输送至带式浓缩压滤机进行污泥处理。
二沉池出水含超过标准浓度的氮、磷，因此在二沉池后加混凝池和反硝化深床滤池，分别采用物理化学方法和生物方法对磷、氮元素进行深度处理。反硝化滤池利用适量优质碳源，附着生长在石英砂表面上的反硝化细菌把 NOx-N 转换成 N2，完成脱氮反应过程，并在过滤作用下有效降低 SS。反硝化深床滤池出水接入接触消毒池，沿用原有消毒工艺进行消毒，去除各类细菌病原体，大幅减少大肠菌数，最后经巴氏计量槽计量后达标排放。
3 混凝池+反硝化深床滤池的工艺描述
反硝化深床砂滤池的滤料采用 2~4 mm 石英砂介质，滤床深度 1.83 m，滤床有足够的水质保护深度，避免水质击穿，即使前段处理工艺发生污泥膨胀或异常情况也不会使滤床发生水力穿透，能轻松应对峰值流量或处理厂污泥膨胀等异常情况。由于固体物负荷高、床体深，均质石英砂滤床允许固体杂质透过滤床的表层，深入滤料中，达到整个滤池纵深截留固体物。当反硝化滤池完全失去过滤水头时，必须对滤池进行反冲洗，反冲洗模拟人洗手搓擦模式，采用强力空气和水进行联合反冲洗，高强度的空气使滤床产生微膨胀，使滤料相互搓擦，使截留的 SS 全部剥离介质，通过反冲洗水将 SS 清理出滤池，清洗率达到 100 %，采用腰段排泥反冲洗模式，反冲洗用水不超过处理厂水量的 2 %。
去除 TN：利用适量优质碳源，附着生长在石英砂表面上的反硝化细菌把 NOx-N 转换成 N2 完成脱氮反应过程，经过多个工程经验和数年的历史数据表明，在前端硝化反应较完全的情况下，本技术可稳定做到出水 TN≤10 mg/L。在反硝化过程中，由于硝酸氮不断被还原为氮气，深床滤池中会逐渐集聚大量的氮气，一方面这些气体会使污水绕窜介质之间，这样增强了微生物与水流的接触，同时也提高了过滤效率。但是当池体内积聚过多的氮气气泡时，则会造成水头损失，这时就必须采用驱氮技术驱散氮气，恢复水头，每次持续 2 分钟左右。
去除 SS：通常每毫克 SS 中含 BOD5 0.4~0.5 毫克，因此在去除固体悬浮物的同时，同时也降低了出水中的 BOD5。另外，出水中固体悬浮物含有氮、磷及其他重金属物质，去除固体悬浮物通常能降低部分上述杂质，配合适当的化学处理，能使出水总磷稳定降至 0.5 mg/L 以下。反硝化滤池能轻松满足 SS 不大于 8mg/L(通常 SS 5 mg/L 左右)的要求。
去除 TP：结合整体工艺流程，如需去除 TP，则在深床滤池前加絮凝反应池，可去除 TP，出水达到一级 A 标准。微絮凝直接过滤除磷，是省去沉淀过程而将混凝与过滤过程在滤池内同步完成的一种接触絮凝过滤工艺技术。微絮凝过滤充分体现了深层滤料中的接触凝聚或絮凝作用。这种直接过滤技术用于污水深度处理一般是指在二沉池后投加混凝剂，经机械混合后直接进入滤池，不仅可以进一步降低 CODcr 和 BOD5，而且可以稳定保证 SS、TP 达标，不仅可简化污水厂处理流程，降低投资费用，减少运行费用，而且还可延长过滤周期，提高产水量及出水水质。
4 主要构筑物及设计参数
4.1 主要工艺参数
具体见表 3。
4.2 工艺特点
(1)运行稳定，出水水质好；
(2)负荷高，占地非常节省；
(3)反应效率高，具有高度的脱氮功能；
(4)对水质水量的变化有较强的适应性；
(5)对进水悬浮物的要求非常宽松；
(6)水面进水避免高位水头跌落的充氧，反硝化时可有效节省碳源；
(7)腰段排泥，进一步降低 30 %以上的反冲洗水量；
(8)复式深床反硝化过滤系统，对生化和过滤进行有效分工，提高滤池过滤运行时间，减少驱氮次数，降低运行成本。
5 运行情况
5.1 监测站数据
本工程自运行以来，出水稳定，各项出水指标均达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标准的较严者，具体出水水质情况见表 4。
5.2 监测站投资
本工程总投资 875.57 万元，其中土建投资为 206.24 万元，设备及其他投资为 669.33 万元。增加 0.45 元/吨水的污水运营成本。
6 结语
本工程改造后的粗格栅——细格栅——旋流沉砂池——改良型氧化沟——二沉池——中间水池——混凝池——反硝化深床滤池——加氯接触消毒——巴氏流量槽，出水各项指标均达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 标准的较严者。本工程运行稳定，出水水质达标，证明污水处理厂提标改造中采用反硝化深床滤池工艺适用可靠。
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