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城市污水深度處理中深床反硝化濾池的應用思考
更新時間:2020-12-02 來源:環境與發展 作者:方振敏

  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穩定達標,因而在城市污水深度處理方面有著極高的推廣應用價值。本文結合在既往城市污水處理中的經驗,針對城市污水深度處理中深床反硝化濾池的應用展開全面細致探討,以供相關人員參考借鑒。

  1 深床反硝化濾池的工藝特點

  深床反硝化濾池工藝是將生物氧化脫氮結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,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:

 ?。?)該工藝處理流程較短、耗費能源低、操作管理便捷,相比其他污水處理工藝運行成本較低,適用性及可靠性好。

 ?。?)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,且后續處理不需要設置終沉池或過濾池,濾池設計十分合理。

 ?。?)深床反硝化濾池可根據不同水質的實際情況,在深床過濾池與反硝化過濾池間進行靈活切換,實現了一池兩用,減少了成本[1]。例如,可轉化為去除SS的深床過濾池,或通過加入適量碳源轉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、水反沖技術使得濾池反沖洗效果好(清洗效果高達100%)、耗水量?。▋H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及成本。

  2 城市污水深度處理中深床反硝化濾池的應用

  2.1應用機理

  2.1.1過濾機理

  深床過濾池主要采用規格以及形狀較為特殊的石英砂作為濾料,在運行的過程中機理主要分為截留、吸附以及脫附等3個環節。

  首先,截留機理。截留分為機械過濾與濾料沉積兩種類型,其中,機械過濾主要是通過濾料所組成的濾床對污水中的懸浮顆?;蛞殉练e的顆粒物集團等粒徑大于濾料篩孔尺寸的顆粒物進行截留,濾料篩孔越小截留作用越明顯,反之,由粗濾料所構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,使得部分懸浮物穿過濾料而未被截留,此時就會沉積在濾料上。

  其次,吸附機理。污水的深度處理時,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整,從而確保污水的處理效果。該原理是由于擠壓、內聚力等的作用力,使分子間因吸力而吸附即物理吸附。

  另外,脫附機理。通過上述一系列反應之后,被沉積顆粒物包裹的濾料間縫隙越來越小,使得進水流速升高,濾床阻力升高。被截留的顆粒物極有可能出現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,從而恢復濾床的過濾作用。

  2.1.2脫氮機理

  在缺氧的環境下,深床反硝化濾池濾料層表面會存在大量反硝化生物菌群附著,經二級生化處理后的出水在重力流的作用下進入濾池并通過濾料層,此時,進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換為N2釋放,由此而完成污水的反硝化脫氮。

  整個過程的反應為: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,只有在濾池進水溶解氧較低,濾層處于無氧狀態才能起到脫氮作用,由此可見,對進水溶解氧予以嚴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應用效果

  污水經二級生物處理構筑物處理后,為進一步強化TN及SS的去除效率和穩定性,在循環澄清池后加設深床反硝化濾池。通過向濾池中投加碳源,并通過濾池中生物膜的異養型反硝化菌將硝酸鹽被還原成氮氣,從而使出水總氮達標。并通過濾料的過濾作用,使出水SS同步達標。

 ?。?)出水水質好,采用傳統重力流濾池,在污水處理時,能夠確保出水穩定,水質好,抗沖擊負荷能力強。(2)濾層堵塞風險低,反沖洗無盲區,沖洗效率高,即使進水水質較差時,通過反沖洗也能徹底恢復濾料的截污能力。(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行液位予以控制,有效規避了高落差跌水而導致的進水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狀,可通過在污水處理時投加適量碳源,確保TN能夠實現穩定達標。(5)夏季氣溫條件良好,出水TN如若能穩定達標,則可對工藝運行予以調整,將碳源投加系統關閉轉化為深床濾池,確保出水SS達標。(6)深床過濾池配備有獨特的反沖洗系統,其獨特的配水、配氣系統,高密度分布的孔口以及高強度的氣水反沖技術,能夠實現全方位無死角反沖洗,顯著提升了反沖洗效率,延長了濾池運行周期,減少了濾池反沖洗的次數及成本。

  需要注意的是,在污水處理的過程中,應根據季節與實際情況,精準把控碳源投加量,避免碳源投量過大而影響反硝化效果;另外,進水SS偏低或水量偏少時,應適當延長反沖洗周期,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均能滿足排放標準。

  3 結語

  深床反硝化濾池作為時下較為先進且應用較為廣泛的污水深度處理工藝,其能夠同步實現去除SS、脫氮等功能,同時,其工藝技術成熟、使用性能穩定、處理效果較好、運行成本較低,并能夠根據污水水質情況進行深床過濾功能與反硝化脫氮功能的靈活轉化,真正實現了一池兩用,節約了大量成本,因此極具進一步深度推廣應用價值。

  作者簡介:

  方振敏(1986-),女,漢族,碩士研究生學歷,環境保護工程工程師職稱,研究方向為水污染治理。安徽國禎環保節能科技股份有限公司。

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