葛玫，許新靈

（浙江富春紫光環(huán)保股份有限公司，浙江杭州310013）

化工設(shè)計(jì)

污水處理廠反硝化深床濾池的比較與應(yīng)用

葛玫，許新靈

（浙江富春紫光環(huán)保股份有限公司，浙江杭州310013）

國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造主要應(yīng)用反硝化深床濾池工藝。從濾池的布水布?xì)夥绞?、濾料、控制方式、應(yīng)用實(shí)例等方面探討了國(guó)內(nèi)目前反硝化深床濾池的發(fā)展情況，為該工藝的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

污水處理廠；反硝化深床濾池；布水布?xì)庀到y(tǒng)；應(yīng)用

0 前言

近年來，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，為滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求，很多污水廠對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行了提標(biāo)改造和尾水深度處理。反硝化深床濾池由于同時(shí)具有去除SS、TN、TP的能力，越來越多地應(yīng)用于污水廠的升級(jí)改造。本文主要就反硝化深床濾池的不同結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行探討，為設(shè)計(jì)選型提供參考。

1 工藝流程

反硝化深床濾池分別通過過濾、碳源投加控制、微絮凝過濾等機(jī)理在一池內(nèi)完成SS、TN、TP的去除[1]。其工藝流程見圖1。

2 結(jié)構(gòu)比較

2.1 布水布?xì)庀到y(tǒng)

反硝化深床濾池的核心為濾池底部的反沖洗布水布?xì)庀到y(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)主要有三種形式的反硝化深床濾池的布水布?xì)庀到y(tǒng)，分別為W型氣水分布?jí)K、雙層配水配氣V型濾磚和長(zhǎng)柄濾頭濾板。

圖1 反硝化深床濾池工藝流程

W型氣水分布?jí)K從美國(guó)水環(huán)純（STS）Denite濾池的SNAP BLOCK發(fā)展而來，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，已基本國(guó)產(chǎn)化，造價(jià)相對(duì)較低。氣水分布?jí)K采用HDPE外殼，內(nèi)填充混凝土，以保證氣水分布?jí)K的抗壓性；外殼兩側(cè)有壓扣鎖緊結(jié)構(gòu)，使氣水分布?jí)K并排布置時(shí)塊與塊之間通過壓扣互相鎖定，從而保證了反沖洗時(shí)氣水分布?jí)K的穩(wěn)定性以及布水布?xì)獾木鶆蛐?。塊與塊之間留有開口空隙，其底部W型結(jié)構(gòu)形成的腔體一方面使過濾的水流通過，另一方面分布獨(dú)立的反沖洗支氣管，使反沖洗的氣與水在腔內(nèi)先混合，再?gòu)姆植級(jí)K之間的空隙流出，達(dá)到均勻布水布?xì)獾哪康摹?/p>

雙層配水配氣V型濾磚以Xylem公司Leopold濾池的氣水分布濾磚為代表，加工工藝要求較高，目前主要依靠進(jìn)口，價(jià)格較高。V型濾磚材質(zhì)為HDPE，矩形結(jié)構(gòu)，兩側(cè)和底部密封，上部分布均勻的氣水口，具有雙層配水系統(tǒng)，通過內(nèi)部的倒V型開孔隔板將濾磚分為一級(jí)分配腔和二級(jí)補(bǔ)償腔。濾磚通過縱向兩端的卡扣互相連接，通過一次配水腔后的反沖洗水在二次配水腔內(nèi)根據(jù)壓力差產(chǎn)生逆向補(bǔ)償，從而使得整個(gè)濾池過濾面積上最終的整體反沖洗水、氣壓力均勻。與W型氣水分布?jí)K反沖洗氣支管在整個(gè)濾池底部鋪設(shè)不同，V型濾磚的反沖洗支氣管僅需鋪設(shè)一排，反洗氣、水從一塊濾磚底部進(jìn)入整列濾磚，依靠雙層配水系統(tǒng)完成反沖洗水、氣的均勻分布。

長(zhǎng)柄濾頭濾板從國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)濾池發(fā)展而來，為傳統(tǒng)的配水系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)為混凝土濾板上安裝一定數(shù)量的ABS材質(zhì)濾頭，氣、水從濾頭的開孔處通過。反沖洗時(shí)依靠帶有小篩孔的濾頭（濾網(wǎng)系統(tǒng)）來產(chǎn)生較大的壓力差，以實(shí)現(xiàn)反沖洗水和空氣的分配均勻。由于反沖洗氣、水從濾板下方的水渠進(jìn)入，整個(gè)濾池濾頭的平整度是反沖洗是否均勻的關(guān)鍵，針對(duì)反硝化深床濾池，該種布水布?xì)夥绞蕉嗖捎谜w澆筑濾板，并配有可調(diào)節(jié)高度的長(zhǎng)柄濾頭，在濾板澆筑完成后通過調(diào)節(jié)濾頭的高度來保證整體濾頭的平整度。由于深床濾池濾料較高，該濾板需比傳統(tǒng)濾池的濾板厚，以保證對(duì)濾料的支撐強(qiáng)度和使用壽命，該方式應(yīng)用較少，穩(wěn)定性還有待檢驗(yàn)。

2.2 承托層和濾料

承托層一方面起到支撐濾料的作用，另一方面可以將濾料和布水布?xì)庀到y(tǒng)分隔開，以免細(xì)小的濾料堵塞濾磚。承托層一般采用天然鵝卵石，高度在0.4 m左右，常見的有兩種級(jí)配方式，如表1。濾磚孔隙較大時(shí)建議采用方式一，孔隙較小時(shí)建議采用方式二。

承托層可用新研制的承托板代替，承托板由耐腐蝕高密度聚乙烯顆粒熔鑄而成，無(wú)承托層擾動(dòng)問題，反沖洗更加均勻，減少濾池有效高度，減少了土建量，承托板與雙層配水配氣V型濾磚配合使用，在出廠前直接安裝在濾磚頂部。

表1 兩種常見的承托層規(guī)格及級(jí)配方式

濾料的作用主要為去濁度和生化載體，即要保證能夠截留水中的細(xì)小顆粒，還要能讓微生物附著生長(zhǎng)形成生物膜，同時(shí)在反沖洗時(shí)還要保證濾料的完整性。故濾料需具有高強(qiáng)度、耐磨、截留懸浮物、附著微生物等特性。常見的有石英砂濾料和陶粒濾料。

石英砂濾料取材于天然海砂，二氧化硅含量高，具有良好的耐磨性能和抗吸附力，一般選用的石英砂粒徑在2～4 mm，均勻系數(shù)1.4，比重≥2.6，球形度不小于0.8。石英砂的微生物著床條件不是很好，但由于其為天然材質(zhì)，成本較低，是目前主流的深床濾池濾料。

普通的陶粒濾料具有良好的微生物著床特性，但其強(qiáng)度不高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行容易造成濾料的破碎和板結(jié)。采用膨潤(rùn)土制作的高強(qiáng)度均質(zhì)陶粒破碎濾料，具有優(yōu)良的多孔結(jié)構(gòu)，粒徑均勻（粒徑0.8～1.0 mm；0.8～1.2 mm），且具有優(yōu)異的筒壓強(qiáng)度指標(biāo)（遠(yuǎn)高于普通陶粒濾料，與石英砂指標(biāo)接近），是良好的深床濾池濾料[2]。但由于取材的地域限制，且需再加工，成本較高，目前應(yīng)用較少。

2.3 控制方式

反硝化深床濾池采用下向流的過濾方式。一個(gè)反沖洗周期內(nèi)，過濾截留懸浮物增多，水頭損失的壓力隨之增大，24～48 h需進(jìn)行一次反沖洗。濾池的反硝化作用產(chǎn)生的氮?dú)饩鄯e在濾料內(nèi)部也會(huì)造成水頭損失增加，故在一個(gè)反沖洗周期內(nèi)需進(jìn)行多次趨氮。反沖洗和趨氮一般通過液位的變化進(jìn)行控制，主要有變水位和恒水位兩種運(yùn)行方式。

變水位的控制方式即設(shè)定一定的液位數(shù)值和時(shí)間間隔，隨著水頭損失的增加，濾池液位上升到設(shè)定液位時(shí)啟動(dòng)趨氮程序，兩次趨氮時(shí)間間隔在設(shè)定值之內(nèi)時(shí)啟動(dòng)反沖洗程序。該控制方式較簡(jiǎn)單，易于操作和控制。恒水位的控制方式通過液位的變化梯度來控制出水閥門的開度，使液位保持相對(duì)恒定，設(shè)定一定的液位變化梯度臨界值和時(shí)間間隔，液位的變化或時(shí)間間隔到達(dá)臨界值時(shí)啟動(dòng)趨氮程序或反沖洗程序。該控制方式較復(fù)雜，對(duì)控制程序的設(shè)定要求較高，但可以減少進(jìn)水跌落時(shí)帶入的溶解氧，降低碳源消耗。

3 應(yīng)用

采用上述兩種濾磚的反硝化深床濾池在國(guó)內(nèi)外均有較多的工程案例，對(duì)TN、SS均有良好的去除效果。無(wú)錫惠山[3]和無(wú)錫蘆村[4]污水處理廠在提標(biāo)改造中均采用了Denite濾池，在控制外加碳源投加量的情況下，出水TN可穩(wěn)定低于5 mg/L。靖江市城市污水處理廠提標(biāo)改造工程采用了雙層配水配氣反硝化濾池進(jìn)行深度處理，保證出水TN、SS同時(shí)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[5]。合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝，出水水質(zhì)在達(dá)到一級(jí)A標(biāo)的基礎(chǔ)上，TP、TN、NH3-N、CODCr4項(xiàng)指標(biāo)接近地表IV類水標(biāo)準(zhǔn)[6]。

4 總結(jié)

反硝化深床濾池適用于污水廠的提標(biāo)改造和深度處理，尤其是對(duì)TN的要求，控制適當(dāng)?shù)奶荚赐都恿?，可以穩(wěn)定在5 mg/L以內(nèi)，使出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)甚至地表準(zhǔn)IV類水標(biāo)準(zhǔn)。在反硝化深床濾池的布水布?xì)夥绞?、承托濾料層及控制方式的選擇上，需從工藝、穩(wěn)定性、投資、操作運(yùn)行等多方面綜合比較分析，選擇合適的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。需要注意的是，雖然反硝化深床濾池兼具微絮凝去除TP的功能，但會(huì)增加反沖洗次數(shù)，一定程度上影響反硝化效果，所以可以在濾池前增加混凝沉淀工藝，確保反硝化深床濾池的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]張亮平.深床反硝化濾池在市政污水深度處理中的應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2015，34（5）：109-111.

[2]丁云鶴，倪席標(biāo).反硝化深床濾池處理工藝技術(shù)研究與探[A].全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)41屆技術(shù)交流會(huì)論文集[C]，2013年.

[3]沈曉鈴，李大成，蔣嵐嵐，等.深床反硝化濾池在污水廠提標(biāo)擴(kuò)建工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2010，26（4）：32-34.

[4]楊興豹，李激，闞薇莉，等.Denite深床反硝化濾池在污水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2011，27（12）：34-36.

[5]周平，楊勇，余步存，等.反硝化濾池在污水處理廠提標(biāo)改造工程的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].水處理技術(shù)，2013，39（12）：122-124.

[6]于躍，李淵博.A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝在大型經(jīng)開區(qū)污水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)用水與廢水，2016，47（3）：62-65.

Comparison and Application of Denitrification Deep-bed Filter in Sewage Treatment Plant

GE Mei，XU Xin-ling
（Zhejiang Fuchun Ziguang Environmental Protection Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310013，China）

Denitrification deep-bed filter was applied to upgrading and reconstruction of sewage treatment plant in China.The development of denitrification deep-bed filter was discussed，mainly from the comparison of water and air distribution system，filter material，control method and application，which can be reference to design and application.

sewage treatment plant;denitrification deep-bed filter;water and air distribution system; application

1006-4184（2017）6-0036-03

2017-02-21

葛玫（1984-），女，浙江杭州人，碩士，工程師，從事環(huán)境保護(hù)工作。E-mail：gem@zze.com.cn。