城市污水深度處理中深床反硝化濾池的應用探討
摘要：深(shen)床反(fan)硝(xiao)化濾(lv)池(chi)作(zuo)為我國城市(shi)污水(shui)深(shen)度處(chu)(chu)(chu)理的重要方式之一，其(qi)污水(shui)處(chu)(chu)(chu)理效果好、效率高且成本(ben)(ben)較低(di)，能夠有(you)效確保出水(shui) SS、TN 穩定達標(biao)，因而在(zai)城市(shi)污水(shui)深(shen)度處(chu)(chu)(chu)理方面有(you)著極高的推(tui)廣應(ying)用價值。本(ben)(ben)文結合在(zai)既往城市(shi)污水(shui)處(chu)(chu)(chu)理中的經驗，針對城市(shi)污水(shui)深(shen)度處(chu)(chu)(chu)理中深(shen)床反(fan)硝(xiao)化濾(lv)池(chi)的應(ying)用展開(kai)全面細致(zhi)探討，以供(gong)相關人員參考(kao)借鑒(jian)。
關鍵詞：污水(shui)深度處理；深床反硝化濾池；處理機理；注意事(shi)項(xiang)
1 深床反硝化濾池的工藝特點
深床(chuang)反硝化濾(lv)池工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)是(shi)將生(sheng)(sheng)物(wu)氧(yang)化脫氮結合深床(chuang)過濾(lv)為一(yi)體(ti)的(de)(de)污(wu)水(shui)(shui)處理單元(yuan)，是(shi)污(wu)水(shui)(shui)脫氮與過濾(lv)較為先進的(de)(de)處理工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)。該處理工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)對于去(qu)除水(shui)(shui)中懸浮(fu)物(wu)（SS）、總氮量（TN）具有顯著的(de)(de)效(xiao)果(guo)，其主要是(shi)利用規格(ge)以及形狀較為特(te)殊的(de)(de)石英砂作為反硝化生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)掛(gua)膜介質，并將深床(chuang)作為去(qu)除水(shui)(shui)中 SS 以及硝酸鹽氮（NO3-N）的(de)(de)場所。該工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)具有如下特(te)點：
（1）該(gai)工(gong)藝(yi)處理(li)流程較短、耗費能源低(di)(di)、操作管理(li)便捷，相(xiang)比其(qi)他污水處理(li)工(gong)藝(yi)運行成本較低(di)(di)，適用性及(ji)可(ke)靠性好。
（2）深(shen)床反硝化濾池(chi)(chi)通過降流式重(zhong)力濾池(chi)(chi)，對于水中 SS 的去(qu)除(chu)效(xiao)果較好，且后續處理不需要設置(zhi)終沉池(chi)(chi)或過濾池(chi)(chi)，濾池(chi)(chi)設計十分合理。
（3）深(shen)床(chuang)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)濾(lv)(lv)池(chi)(chi)可根據不同水質的實際情(qing)況，在(zai)深(shen)床(chuang)過濾(lv)(lv)池(chi)(chi)與(yu)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過濾(lv)(lv)池(chi)(chi)間進行靈活切換，實現了(le)一池(chi)(chi)兩用，減(jian)(jian)少(shao)了(le)成本 [1]。例如，可轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)去(qu)除 SS 的深(shen)床(chuang)過濾(lv)(lv)池(chi)(chi)，或通過加入適量碳源轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)污水脫氮的反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)濾(lv)(lv)池(chi)(chi)，從而有效(xiao)滿足水中SS、總(zong)氮的排放要求。（4）深(shen)床(chuang)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)濾(lv)(lv)池(chi)(chi)的氣、水反(fan)(fan)沖(chong)技(ji)術使(shi)得濾(lv)(lv)池(chi)(chi)反(fan)(fan)沖(chong)洗效(xiao)果好（清洗效(xiao)果高達 100%）、耗(hao)水量小（僅為(wei)總(zong)水量 2% ～ 4%），并能顯著提升反(fan)(fan)沖(chong)洗效(xiao)率，減(jian)(jian)少(shao)濾(lv)(lv)池(chi)(chi)反(fan)(fan)沖(chong)洗的次數及(ji)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(shen)床過濾(lv)池主(zhu)要采用規格(ge)以(yi)及形狀較(jiao)為特殊的石英砂(sha)作為濾(lv)料(liao)，在運行的過程(cheng)中機(ji)理主(zhu)要分為截留、吸(xi)附以(yi)及脫附等 3 個環節。
首(shou)先，截(jie)留(liu)機理(li)。截(jie)留(liu)分為機械過濾(lv)與濾(lv)料(liao)(liao)沉(chen)積(ji)兩種類型(xing)，其中，機械過濾(lv)主要是(shi)通(tong)過濾(lv)料(liao)(liao)所組成的(de)(de)濾(lv)床對(dui)污水(shui)中的(de)(de)懸浮(fu)顆(ke)(ke)粒(li)或已(yi)沉(chen)積(ji)的(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)物集團等(deng)粒(li)徑大于(yu)濾(lv)料(liao)(liao)篩孔尺寸的(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)物進行截(jie)留(liu)，濾(lv)料(liao)(liao)篩孔越小截(jie)留(liu)作用越明顯，反之，由粗濾(lv)料(liao)(liao)所構成的(de)(de)濾(lv)床截(jie)留(liu)作用較小。濾(lv)料(liao)(liao)層通(tong)過截(jie)留(liu)能(neng)夠(gou)不斷(duan)截(jie)留(liu)、吸(xi)附(fu)由生化處理(li)后出水(shui)中的(de)(de)懸浮(fu)物以及(ji)反硝化兼(jian)性異養菌群微生物（如微球菌屬(shu)、變(bian)形桿菌屬(shu)、芽抱(bao)桿菌屬(shu)等(deng)），且能(neng)夠(gou)輕松達到污水(shui)處理(li)對(dui)于(yu)濁度＜ 2NUT 或 SS ＜ 5mg/L（通(tong)常要求(qiu) SS＜ 2mg/L）的(de)(de)要求(qiu)。濾(lv)料(liao)(liao)上(shang)沉(chen)積(ji)主要是(shi)由于(yu)液體流動，使(shi)得部分懸浮(fu)物穿過濾(lv)料(liao)(liao)而(er)未被(bei)截(jie)留(liu)，此時就會(hui)沉(chen)積(ji)在濾(lv)料(liao)(liao)上(shang)。
其次，吸(xi)附(fu)機(ji)理(li)(li)。污水(shui)的(de)深度處理(li)(li)時(shi)，顆粒(li)物吸(xi)附(fu)于(yu)濾料表面，且在不同(tong)的(de)濾速(su)下濾料的(de)吸(xi)附(fu)作用(yong)也(ye)有所(suo)不同(tong)，由(you)此可通過控制濾速(su)對吸(xi)附(fu)效果(guo)予以調(diao)整，從而確保污水(shui)的(de)處理(li)(li)效果(guo)。該原(yuan)理(li)(li)是由(you)于(yu)擠(ji)壓(ya)、內聚力(li)等(deng)的(de)作用(yong)力(li)，使分子間因吸(xi)力(li)而吸(xi)附(fu)即物理(li)(li)吸(xi)附(fu)。
另外，脫附機理。通過上述一系列反(fan)應之后，被沉(chen)積(ji)顆(ke)粒物(wu)包裹的(de)濾(lv)(lv)(lv)料間縫隙越來越小，使(shi)得進(jin)水流速(su)升高，濾(lv)(lv)(lv)床(chuang)(chuang)阻力(li)升高。被截留的(de)顆(ke)粒物(wu)極(ji)有可能出現脫附并被帶至(zhi)濾(lv)(lv)(lv)料深層累(lei)積(ji)。因此(ci)，需要在(zai)濾(lv)(lv)(lv)床(chuang)(chuang)的(de)過濾(lv)(lv)(lv)作(zuo)用失(shi)效前，對濾(lv)(lv)(lv)床(chuang)(chuang)截留顆(ke)粒物(wu)予以反(fan)沖洗(xi)，使(shi)截留的(de)懸浮顆(ke)粒物(wu)全部沖洗(xi)出池，從而恢復(fu)濾(lv)(lv)(lv)床(chuang)(chuang)的(de)過濾(lv)(lv)(lv)作(zuo)用。
2.1.2 脫氮機理
在缺氧的環境下(xia)，深床反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)濾(lv)池濾(lv)料層表面會存(cun)在大量反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)生(sheng)物菌群附著，經二級生(sheng)化(hua)(hua)處理后的出(chu)水在重(zhong)力流的作用(yong)下(xia)進入(ru)濾(lv)池并通過濾(lv)料層，此(ci)時(shi)，進入(ru)濾(lv)池的污水中的硝(xiao)酸(suan)鹽氮（NO3-N）被石英(ying)砂表面的生(sheng)物膜反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)并轉換為 N2 釋放，由(you)此(ci)而完成污水的反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)脫(tuo)氮。
整(zheng)個過(guo)程的(de)反(fan)應(ying)為：硝(xiao)基(ji)氮(dan) + 碳源 + 反(fan)硝(xiao)化(hua)微生物→ N2 ↑。缺氧(yang)(yang)條件下，反(fan)硝(xiao)化(hua)生物菌利用(yong) NO3-N 中的(de) N5+ 和(he) N3+（還(huan)原為 N2）作(zuo)為能量代謝中的(de)電(dian)子受(shou)體(ti)(ti)，O2- 作(zuo)為受(shou)氫體(ti)(ti)生成(cheng) H2O 和(he) OH- 堿度，有(you)機物作(zuo)為碳源及電(dian)子供體(ti)(ti)提供能量并被氧(yang)(yang)化(hua)降解。因(yin)此，在反(fan)硝(xiao)化(hua)深床濾(lv)池(chi)濾(lv)層中，只有(you)在濾(lv)池(chi)進水溶解氧(yang)(yang)較低，濾(lv)層處于無氧(yang)(yang)狀(zhuang)態才能起到脫氮(dan)作(zuo)用(yong)，由(you)此可(ke)見，對進水溶解氧(yang)(yang)予以(yi)嚴格把控對于減少碳源投加成(cheng)本(ben)、提高濾(lv)池(chi)出水處理(li)效果(guo)有(you)著(zhu)重要作(zuo)用(yong)。
2.2 應用效果
污水經二級生(sheng)物處理構筑物處理后(hou)，為進(jin)一步(bu)(bu)強化(hua) TN 及 SS 的(de)(de)去(qu)除效率和穩定(ding)性，在(zai)循環澄清池(chi)后(hou)加(jia)設深(shen)床反硝化(hua)濾(lv)池(chi)。通過向濾(lv)池(chi)中投(tou)加(jia)碳源，并通過濾(lv)池(chi)中生(sheng)物膜(mo)的(de)(de)異(yi)養(yang)型反硝化(hua)菌(jun)將硝酸鹽被還原成氮氣，從(cong)而使出水總(zong)氮達標。并通過濾(lv)料的(de)(de)過濾(lv)作用(yong)，使出水 SS 同步(bu)(bu)達標。
（1）出水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)好，采用(yong)傳(chuan)統重力(li)(li)流濾(lv)(lv)池(chi)，在污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)時，能(neng)夠確保(bao)出水(shui)(shui)(shui)(shui)穩定，水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)好，抗沖(chong)(chong)擊負荷能(neng)力(li)(li)強(qiang)。（2）濾(lv)(lv)層堵塞風(feng)險(xian)低(di)(di)，反(fan)(fan)(fan)沖(chong)(chong)洗(xi)無盲區，沖(chong)(chong)洗(xi)效率高(gao)，即使進水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)較差時，通(tong)(tong)過反(fan)(fan)(fan)沖(chong)(chong)洗(xi)也能(neng)徹底恢復濾(lv)(lv)料的(de)(de)截(jie)污(wu)(wu)能(neng)力(li)(li)。（3）對溶解(jie)氧的(de)(de)影響較低(di)(di)，深床(chuang)反(fan)(fan)(fan)硝化(hua)(hua)濾(lv)(lv)池(chi)采用(yong)弧(hu)形堰板及(ji)恒水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)對濾(lv)(lv)池(chi)運行液位(wei)予(yu)以控制(zhi)，有(you)效規避了(le)(le)(le)高(gao)落差跌水(shui)(shui)(shui)(shui)而導致(zhi)的(de)(de)進水(shui)(shui)(shui)(shui)DO增加(jia)（控制(zhi)溶解(jie)氧增加(jia)值＜1mg/L。）。（4）冬(dong)季低(di)(di)溫(wen)條(tiao)件下，針對反(fan)(fan)(fan)硝化(hua)(hua)處理(li)(li)不徹底的(de)(de)現狀，可(ke)通(tong)(tong)過在污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)時投(tou)加(jia)適量碳(tan)源，確保(bao)TN能(neng)夠實(shi)現穩定達標。（5）夏季氣(qi)溫(wen)條(tiao)件良(liang)好，出水(shui)(shui)(shui)(shui)TN如若能(neng)穩定達標，則可(ke)對工藝(yi)運行予(yu)以調(diao)整，將(jiang)碳(tan)源投(tou)加(jia)系統關閉轉化(hua)(hua)為(wei)深床(chuang)濾(lv)(lv)池(chi)，確保(bao)出水(shui)(shui)(shui)(shui)SS達標。（6）深床(chuang)過濾(lv)(lv)池(chi)配備有(you)獨(du)特(te)的(de)(de)反(fan)(fan)(fan)沖(chong)(chong)洗(xi)系統，其(qi)獨(du)特(te)的(de)(de)配水(shui)(shui)(shui)(shui)、配氣(qi)系統，高(gao)密度(du)分布的(de)(de)孔口(kou)以及(ji)高(gao)強(qiang)度(du)的(de)(de)氣(qi)水(shui)(shui)(shui)(shui)反(fan)(fan)(fan)沖(chong)(chong)技術(shu)，能(neng)夠實(shi)現全方位(wei)無死角反(fan)(fan)(fan)沖(chong)(chong)洗(xi)，顯著提升了(le)(le)(le)反(fan)(fan)(fan)沖(chong)(chong)洗(xi)效率，延長了(le)(le)(le)濾(lv)(lv)池(chi)運行周期，減(jian)少了(le)(le)(le)濾(lv)(lv)池(chi)反(fan)(fan)(fan)沖(chong)(chong)洗(xi)的(de)(de)次(ci)數(shu)及(ji)成本。
需要(yao)注意的(de)是，在(zai)污水(shui)處(chu)理(li)的(de)過程中，應根據(ju)季節與實際情(qing)況，精準把控碳源投加量(liang)，避免碳源投量(liang)過大而影響(xiang)反硝化(hua)效果；另外，進水(shui)SS 偏低或水(shui)量(liang)偏少時，應適當延長反沖(chong)洗周期，若為(wei)首次使用需每 10天沖(chong)洗一(yi)次，如此才能有效提(ti)升污水(shui)處(chu)理(li)效果，確保出水(shui) SS、TN 均能滿足(zu)排放標(biao)準。
3 結語
深(shen)床反硝化濾池(chi)作為(wei)時下較為(wei)先進且(qie)應用較為(wei)廣泛的污水深(shen)度處理工藝(yi)，其(qi)(qi)能夠同(tong)步實現(xian)去除 SS、脫(tuo)氮(dan)等功能，同(tong)時，其(qi)(qi)工藝(yi)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(shen)床過(guo)濾功能與反硝化脫(tuo)氮(dan)功能的靈活轉化，真正實現(xian)了一(yi)池(chi)兩(liang)用，節約了大量成本，因此(ci)極具進一(yi)步深(shen)度推廣應用價值。
作者簡介：
方振(zhen)敏（1986-），女，漢族，碩士(shi)研究生(sheng)學歷，環境(jing)保護工(gong)程工(gong)程師職稱(cheng)，研究方向為(wei)水污染治理。安徽國禎環保節能科技股份有限公(gong)司(si)。
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