反冲洗过滤器和反硝化深床滤池应用于污水处理厂提标改造的深度处理

来源: 北京莱金源水处理*有限公司

反冲洗过滤器和反硝化深床滤池应用于污水处理厂提标改造的深度处理

　1 提标改造项目概况

　　广东地区某镇污水处理厂，已建污水处理设施两期，污水处理规模共50 000m3/d，根据该厂历年的进水水质数据趋势分析，项目设计进水水质如下：

　　CODCr：120～300mg/ L;BOD5：60～150mg/ L;SS： 100～200mg/L;NH3-N：20～30mg/L;TN：30～40mg/L;

　　TP：2～4mg/L。

　　项目提标改造后的设计出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)**A标准

　　(未提标前为**B标准)和广东省《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)第二时段**标准的较严值执行(见下表)。

　2 提标改造项目工艺设计

　　2.1 项目原处理工艺、现状及存在问题

　　该项目的原处理工艺流程为：污水→粗格栅及提升泵房→配水井→细格栅及旋流沉砂池→CASS生化处理池→液氯接触消毒池→出水提升泵房→尾水排放;CASS池底泥排入污泥池后由泵入带式压滤机浓缩脱水后外运处理。

　　根据污水处理厂历年的运行情况，提标前污水处理后的水质指标均可稳定达到出水标准要求，达标率为100 %。提标改造设计的出水标准，COD、BOD、TN、NH3-N、TP的达标保证率为100%，其中TN、NH3-N、TP的*大值接近出水标准，安全预留空间相对较小;SS超出新标准较多，达标保证率为73%。故提标改造重点控制的污染指标为SS以及TP、NH3-N和TN。

　　现状水量基本达到了设计水量，但现状的进水水质浓度较低，与设计的进水水质浓度存在较大差异。进水营养物质(BOD)偏低，碳氮比(BOD/TN)较低，反硝化细菌的生物活性受到抑制，降低了反硝化效率，影响TN去除效率。现状运行TN去除率在50%左右。

　　2.2 污染物稳定达标的对策

　　NH3-N，在CASS池内提高污泥浓度、提高曝气量，增加硝化反应效能，达到更好的去除效果;深度处理*SS主要是混凝沉淀、过滤法等;针对TP，采用投加化学药物进行化学除磷;TN的去除是反硝化过程，选择反硝化深床滤池做为深度处理工艺，可在原CASS池前端去除TN的基础上，保证TN稳定达标。该滤池反硝化和过滤同时运行，SS、TP可同时过滤去除。

　　1.1 提标改造项目总体工艺设计

　　项目的总体工艺流程设计为：污水→粗格栅及提升泵房→配水井→细格栅及旋流沉砂池→CASS生化处理池→调蓄池(原二期液氯接触消毒池)→中间提升泵房(原出水提升泵房)→反硝化深床滤池→紫外消毒池(新建)→出水提升泵房(新建)→尾水排放。

　　原二期工程(30 000m3/d)CASS池仅建设*座，分两格运行，排水水量变化过大，设置调蓄池调节水量，保证后续反硝化深床滤池水量平均运行。反硝化深床滤池(含反冲洗泵房)与紫外线消毒池、出水提升泵房合建，在原*期液氯接触消毒池拆除后的位置建设。

　　2 反硝化深床滤池设计

　　2.1 反硝化深床滤池影响因素

　　反硝化是在缺氧的状态下，污水中的反硝化细菌将硝酸氮(NO3-N)和亚硝酸氮(NO2-N)还原成气态氮(N2)的过程。除池容之外，其他影响反硝化效果的因素有，1)碳(C)源：反硝化反应是由异养微生物完成的生化反应，其在溶解氧浓度*低的条件下，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物作为碳源及电子供体。当BOD/TN>3～5时，可认为C源充足;2)温度：*适宜的温度范围是20℃～40℃，温度低于5℃时，反应速率会下降;3)pH值：反硝化过程的*适宜pH值为7.0～7.5;4)溶解氧：*控制在0.5mg/L以下，以免过多消耗外加的碳源;5)有毒物质。

　　该项目地处我国南方，且主要收集处理生活污水，水温、pH、有毒物质等水质指标较稳定，故影响因素主要是溶解氧和C源。为防止滤池前的跌水充氧，污水管道均采用淹没进水，以减少溶解氧的影响。C源则严重不足，需外加C源。

　　3.2 外加C源分析及投加量

　　(1)外加C源的选择：乙酸钠做为常用外加C源，比淀粉易溶于水，无残留和污泥絮体，不含有氮、磷等营养物质;淀粉需转化为低分子有机酸才能被微生物利用，反硝化速率要远低于甲醇、乙醇、乙酸钠。乙酸钠相对于甲醇、乙醇，不属于易燃易爆的危险品，方便运输及储存，且价格也相对便宜，故选择乙酸钠做为外加C源(市售溶液浓度为20%)。

　　( 2 ) 外加C源投加量： 结合现有的水质资料

　　该*设计去除的T N 量按5 m g / L 考虑， 外加C 源按Cm(COD)=5N投加，则需投加COD约25mg/L，乙酸钠COD当量为0.68，则乙酸钠投加量为36.8mg/L。

　　3.2 反硝化深床滤池结构及设计原理

　　反硝化深床滤池为降流式填充床缺氧脱氮滤池，由滤池本体、滤料、反冲洗系统、自控系统等组成。由顶部进水、渠道布水;采用特殊规格及形状的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质， 同时深床又是硝酸氮(NO3-N)、亚硝酸氮(NO2-N)、悬浮物*好的去除场所。2～4mm介质的比表面积较大。1.83m深介质的滤床足以避免窜流或穿透现象。均质石英砂允许固体杂质透过滤床的表层，深入滤料深处，达到整个滤池纵深截留固体物，在反冲洗周期区间，每平方米过滤面积能保证截留≥7.3kg固体悬浮物的高负荷，从而可大大延长滤池过滤周期，减少了反冲洗*数，并能轻松应对峰值流量或处理污水污泥的膨胀等异常情况。悬浮物不断的被截留会增加水头损失，因此需要反冲洗以去除截留的固体物。由于固体物负荷高、床体深，因此需要较高强度的反冲洗。滤池采用气、水协同进行反冲洗。反冲洗模拟人的搓手模式，大量强有力的空气使滤料相互搓擦，使截留的SS全部清洗出池，冲洗用水*般为总量的1%～3%。反冲洗污水返回至前段处理单元。

　　3.3 反硝化深床滤池设计参数

　　(1)项目的污水处理量为50 000m3/d，滤池分6组设计，5组运行，1组备用，其中*组进行反冲洗时运行备用滤池。故每组滤池处理水量10 000m3/d。变化系数K=1.38，单组平均设计流量416.67m3/h，*大设计流量575m3/h;设计平均滤速按7m/h，过滤面积为59.5m2，根据用地形状尺寸，每组池内尺寸为12.2m×4.88m。设计峰值滤速为9.66m/h。

　　(2)滤池高程按5.45m设计，超高0.78m，布水装置(由*公司提供)高0.77m，有效水深3.9m。有效停留时间33.4min(峰值时为24.2min)。滤池内部总水头损失2.95m，出水消毒后经尾水提升泵排入受纳水体。

　　(3)水反冲洗强度取15m3/m2 h，单池反冲洗水量

　　893m3/h，采用滤后水反冲;空气反冲洗强度取92m3/m2 h，单池反冲洗空气量5477.31m3/h。采用气水分布滤砖*，形成空气反射内腔，气水混合从相邻砖间隙强力喷出，分布整个滤池，形成均匀及强力气水反冲。反冲洗周期按48小时进行1*，每*历时5～8min。

　　(4)反硝化过程中硝态氮转化成的氮气气泡被滤床生物膜截留，聚集于介质表层，须借助外力对其进行扰动脱稳排出池体，恢复水头，故滤池设驱氮设备，将N2更快速吹脱入空气中。驱氮强度按15m /m h设计，频率4小时1*，历时0.5～2min。

　　4 结语

　　项目实施以上提标改造设施建设后，2 018年年底进行了环保监测及验收，出水水质情况为：C ODCr： 16～25mg/L;BOD5：3.4～5.6mg/L;SS：5～9mg/L;NH3-N：0.142～0.675mg/L;TN：9.35～13.3mg/L;TP：0.07～0.39mg/L;粪大肠菌群数800～900个/L。各项污染指标均满足排放标准。

　　反硝化深床滤池应用于污水处理厂提标改造的深度处理，对TN、TP、SS的去除均有明显效果。调试过程根据CASS出水情况调节外加C源量，投加量略低于设计投加量。