劉毅

(西安市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710068)

西安市第六污水處理廠反硝化深床濾池工藝應(yīng)用分析

劉毅

(西安市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710068)

結(jié)合西安市第六污水處理廠反硝化深床濾池工程實(shí)例，通過(guò)工藝設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)及工藝功能的介紹和分析,總結(jié)了該工藝的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)。

污水處理廠；反硝化深床濾池；設(shè)計(jì)

1 工程概況

西安市第六污水處理廠工程建設(shè)規(guī)模為：一期10×104m3/d，二期增加10×104m3/d，遠(yuǎn)期深度處理(回用)規(guī)模為10×104m3/d。廠址位于繞城高速公路及規(guī)劃開(kāi)發(fā)大道以北，太平河以南，北距西成高鐵50 m，西側(cè)距規(guī)劃尚航路約280 m，東側(cè)鄰近八興灘村，總占地面積為245.70畝(合16.38 hm2)。

一期工程污水采用預(yù)處理+改良型A/A/O二級(jí)生化+纖維轉(zhuǎn)盤濾池過(guò)濾+次氯酸鈉消毒處理工藝；污泥處理工藝采用重力濃縮+生物瀝浸+沉淀+板框壓濾脫水工藝。

二期(本期)工程污水采用預(yù)處理+改良型A/A/O二級(jí)生化+反硝化深床濾池+次氯酸鈉消毒處理工藝；污泥處理工藝采用重力濃縮+污泥調(diào)理+壓榨干化工藝。

一、二期處理后出水水質(zhì)均滿足國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)，以及陜西省《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB61/224-2011)；處理后出廠污泥含水率均降至60%以下。

2 工藝介紹

2.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)

污水廠進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1，反硝化深床濾池進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

2.2 工藝簡(jiǎn)介

反硝化深床濾池的工程應(yīng)用已近40 a。上世紀(jì)七十年代，在前段工藝處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)接入的情況下，反硝化深床濾池出水水質(zhì)即已達(dá)到“5-5-3-1”(BOD5≤5 mg/L、SS≤5 mg/L、TN≤3 mg/L、TP≤1 mg/L)的嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 污水廠進(jìn)出水水質(zhì)

表2 反硝化深床濾池進(jìn)出水水質(zhì)

具有反硝化功能的深床濾池是可集生物脫氮及過(guò)濾功能合二為一的處理單元。濾池采用2～3 mm石英砂介質(zhì)濾料，濾床深度通常為1.8～2.4 m，設(shè)計(jì)濾速一般為5.0～12.0 m/h；濾池可保證出水SS低于5 mg/L以下。大多數(shù)常規(guī)濾池表層宜堵塞或板結(jié)，較快失去水頭，需頻繁反沖洗，進(jìn)而增加能耗和運(yùn)行成本；而反硝化深床濾池的均質(zhì)石英砂濾料允許固體雜質(zhì)透過(guò)濾床的表層，深入至濾池內(nèi)部濾料中，達(dá)到整個(gè)濾池縱深截留固體物的優(yōu)異效果；該方式可使水頭損失緩慢增加，從而降低反沖洗頻率，以節(jié)省能耗及運(yùn)行成本。

2.3 工藝參數(shù)

本工程濾池為矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分8格，單格尺寸為19.41 m×3.56 m×7.0 m，水力負(fù)荷為7.54 m3/(m2·h),NO3-N去除負(fù)荷(以去除7 mg/L計(jì))為0.60 kg/(m3·d),濾速為7.54 m/h，反沖洗周期為40 h，沖洗時(shí)間為30 min，反沖洗水速為15 m3/(m2·h)，反沖洗氣速為101 m3/(m2·h)。

2.4 工藝流程［1，2］

(1)反硝化深床濾池工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 反硝化深床濾池工藝流程圖

為適用現(xiàn)階段西安市污水處理廠出水排放標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)省本期工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，確保出水達(dá)標(biāo)及工藝運(yùn)行靈活性；本工程污水深度處理設(shè)施按照反硝化深床濾池設(shè)計(jì)，并預(yù)留碳源投加車間建設(shè)用地(本期工程不實(shí)施)，待近期出水排放標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整確定或遠(yuǎn)期中水回用工程實(shí)施時(shí)再行建設(shè)。

(2)反沖洗流程

無(wú)論在深床濾池模式還是在反硝化深床濾池運(yùn)行模式，濾池均需反沖洗，將截留和生成的固體排出。反沖洗流程通常需要三個(gè)階段：氣洗(見(jiàn)圖2)；氣水聯(lián)合反洗(見(jiàn)圖3)；水洗或漂洗(見(jiàn)圖4)。

圖2 氣洗

圖3 氣水聯(lián)合反沖

圖4 水洗或漂洗

深床濾池的反沖洗模擬人的搓手模式，大量強(qiáng)有力的空氣使濾料相互搓擦，使截留的SS全部清洗出池，清洗率達(dá)到100%，沖洗用水僅為總量2%～4%。

2.5 濾料

反硝化濾池采用特殊規(guī)格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)，同時(shí)深床又是硝酸氮(NO3-N) 及懸浮物極好的去除構(gòu)筑物。2～3 mm介質(zhì)的比表面積較大，均勻系數(shù)為1.4，球形度不小于0.8，莫氏硬度為6～7，介質(zhì)層高度為2.13 m，比重不小于2.6，酸溶度不大于3%；支撐層采用天然卵石，五種級(jí)配，粒徑為3～38 mm，總厚0.45 m，交替排列。較深介質(zhì)的濾床足以避免竄流或穿透現(xiàn)象, 即使前段處理工藝發(fā)生污泥膨脹或異常情況也不會(huì)使濾床發(fā)生水力穿透。介質(zhì)有極好的懸浮物截留功效，在反沖洗周期區(qū)間，每平米過(guò)濾面積能保證截留不小于7.3 kg的固體懸浮物。固體物負(fù)荷高的特性大大延長(zhǎng)了濾池過(guò)濾周期，減少了反沖洗次數(shù)，并能輕松應(yīng)對(duì)峰值流量或處理廠污泥膨脹等異常情況。懸浮物不斷的被截留會(huì)增加水頭損失，需要反沖洗來(lái)去除截留的固體物。由于固體物負(fù)荷高、床體深，因此需要高強(qiáng)度的反沖洗。

2.6 主要功能

去除TN：利用適量?jī)?yōu)質(zhì)碳源(本工程未設(shè)置)，附著生長(zhǎng)在石英砂表面上的反硝化細(xì)菌把NOx-N轉(zhuǎn)換成N2完成脫氮反應(yīng)過(guò)程，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)的工程經(jīng)驗(yàn)和長(zhǎng)久的歷史數(shù)據(jù)表明，在前端硝化反應(yīng)較完全的情況下，可穩(wěn)定做到出水TN≤3 mg/L。在反硝化過(guò)程中，由于硝酸氮不斷被還原為氮?dú)猓畲矠V池中會(huì)集聚大量的氮?dú)?，這些氣體會(huì)使污水繞竄介質(zhì)之間，這樣增強(qiáng)了微生物與水流的接觸，同時(shí)也提高了過(guò)濾效率。但是當(dāng)池體內(nèi)積聚過(guò)多的氮?dú)鈿馀輹r(shí)，則會(huì)造成水頭損失，這時(shí)就必須驅(qū)散氮?dú)猓謴?fù)水頭，通過(guò)水沖擾動(dòng)去除反硝化濾池中產(chǎn)生的氮?dú)?，擾動(dòng)頻率為4 h一次，水沖流量為15 m3/(m2·h)，每次持續(xù)1～2 min。

去除SS：每毫克SS中含BOD50.4～0.5 mg，因此去除出水中固體懸浮物的同時(shí)，也降低了出水中的BOD5。另外，出水中固體懸浮物含有氮、磷及其他重金屬物質(zhì)，去除固體懸浮物通常能降低1 mg/L以上的上述雜質(zhì)。配合適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理，能使出水總磷穩(wěn)定降至0.3 mg/L以下。能輕松滿足濁度小于2NTU或SS ＜5 mg/L(通常SS ＜2 mg/L)的要求。

去除TP：深床濾池是世界上應(yīng)用微絮凝直接過(guò)濾技術(shù)歷史最長(zhǎng)和最成熟的水(污水)處理工藝，可節(jié)省沉淀過(guò)程，而將混凝與過(guò)濾過(guò)程在濾池內(nèi)同步完成的接觸絮凝過(guò)濾工藝技術(shù)。

微絮凝過(guò)濾充分體現(xiàn)了深層濾料中的接觸凝聚或絮凝作用。該工藝是在混凝、過(guò)濾作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，將混凝與過(guò)濾過(guò)程有機(jī)集成一體的高新技術(shù)。此種直接過(guò)濾技術(shù)用于污水深度處理一般是指在二沉池后投加混凝劑，經(jīng)機(jī)械混合后直接進(jìn)入濾池，不僅可以進(jìn)一步降低CODcr和BOD5，而且可以穩(wěn)定保證SS、TP達(dá)標(biāo)，可簡(jiǎn)化污水廠處理流程，降低投資費(fèi)用，減少運(yùn)行費(fèi)用，進(jìn)而延長(zhǎng)過(guò)濾周期，提高產(chǎn)水量及出水水質(zhì)。

3 結(jié)論

(1)多功能性、投資成本低：反硝化深床濾池一池多用，同步去除TN、SS、TP三個(gè)水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，運(yùn)行可靠，總體投資大大節(jié)省。

(2)TN低溫時(shí)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)：根據(jù)調(diào)查現(xiàn)實(shí)運(yùn)行情況，因國(guó)內(nèi)大部分污水處理廠在冬季低溫條件下反硝化不徹底，反硝化深床濾池可對(duì)TN的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)起到了把關(guān)作用，可保證TN≤3 mg/L。

(3)工藝靈活性：夏季TN如能達(dá)標(biāo)，運(yùn)行時(shí)簡(jiǎn)單改變工藝運(yùn)行條件，反硝化深床濾池可靈活轉(zhuǎn)換成深床濾池，可只直接過(guò)濾SS，滿足SS穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

(4)運(yùn)行成本少：反硝化濾池獨(dú)有的驅(qū)氮技術(shù)，保證濾池具有最小的碳源消耗和能耗。反沖洗水量小，本技術(shù)反沖洗水量一般不大于2%，遠(yuǎn)小于其他類型濾池的4%～10%，這無(wú)疑降低了反沖洗廢水的處理成本。

［1］ 夏文輝,楊興豹,張超,等.商子江.污水廠Denite？深床反硝化濾池升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)給水排水,2011,27(8)∶71-74.

［2］ 沈曉玲,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.

TU992.03

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1009-7716(2015)08-0098-03

2015-05-21

劉毅(1981-)，男，陜西興平人，工程師，從事市政給排水設(shè)計(jì)工作。