李衛(wèi)剛

摘 要：研究市政污水中深床反硝化濾池處理工藝：通過深度脫氮工藝來進(jìn)行脫氮，使得出水水質(zhì)達(dá)到準(zhǔn)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。采用兩級(jí)AO+MBR工藝，并設(shè)置厭氧區(qū)來進(jìn)行除磷。運(yùn)用二沉池進(jìn)行混凝沉淀深度處理，濾料采用石英砂，支撐介質(zhì)為鵝卵石，采用生物脫氮除磷工藝深度處理，采用次氯酸鈉對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行消毒。運(yùn)用反沖洗的方式將濾料中的ss等污染物進(jìn)行沖洗，直到結(jié)束后使得濾床能夠繼續(xù)過濾。對(duì)反硝化所需容積和濾料容量進(jìn)行計(jì)算，得到濾池厚度和濾池格數(shù)進(jìn)行具體處理：通過焚燒爐將污泥進(jìn)行礦化處置，將污泥中蘊(yùn)含的碳水化合物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，在高溫下進(jìn)行滅菌消毒處理。對(duì)臭氣進(jìn)行活性基團(tuán)被氧化完成除臭工藝。測(cè)試結(jié)果表明，處置后不同的碳源之間差異減小，在100 min時(shí)NO3--N濃度降到0，去除率高達(dá)100 %，增加了脫氮反硝化效果，提高了生物反硝化效率，滿足一級(jí) A 標(biāo)水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，有效緩解了污水治理壓力。

關(guān)鍵詞：市政污水；反硝化；處理；工藝

中圖分類號(hào)：X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2024）05-0125-04

0引言

隨著城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，市政污水排放量逐年增加，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。為了解決這一問題，通過建立污水處理廠，采用各種處理工藝對(duì)污水進(jìn)行凈化處理。先進(jìn)的污水處理工藝被廣泛應(yīng)用于市政污水處理中，使水質(zhì)得到進(jìn)一步改善，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供參考[1]。通過增加深床反硝化濾池的脫氮效率，優(yōu)化工藝參數(shù)，改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，使得反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)速度和活性增強(qiáng)。在水處理中為降低能源消耗，注重節(jié)能減排方面的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。引入自動(dòng)化智能化控制設(shè)備，以提高處理效率和處理質(zhì)量，可達(dá)到較好的施工效果。針對(duì)不同污水類型和排放標(biāo)準(zhǔn)，通過與其他工藝的組合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多種污染物的協(xié)同去除。

傳統(tǒng)分體混凝土濾板的施工過程較為繁瑣，需要對(duì)接縫進(jìn)行加工，在此過程中塊體強(qiáng)度不同，容易造成漏水漏氣現(xiàn)象。在過濾和反沖洗時(shí)阻力大，水流程度不同，導(dǎo)致濾料容易產(chǎn)生積泥等問題[2]。傳統(tǒng)濾池的反沖洗過程難以保證局部沖洗強(qiáng)度的均勻性，容易導(dǎo)致承托層松動(dòng)，產(chǎn)生漏砂等不良后果。傳統(tǒng)濾池的曝氣裝置外露在空氣中，會(huì)影響到整體的美觀。曝氣裝置需要長(zhǎng)時(shí)間開啟，導(dǎo)致噪聲較大，影響了周圍環(huán)境，使得在實(shí)際設(shè)計(jì)中無法展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)，結(jié)果難以符合預(yù)期?；诖吮疚囊允姓鬯猩畲卜聪趸癁V池處理工藝為研究目標(biāo)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析測(cè)試。

1深床反硝化濾池處理

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

在市政污水處理廠中，需要嚴(yán)格對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理來滿足深度處理的要求。通常需要建立深度脫氮工藝來進(jìn)行脫氮[3]。經(jīng)過反硝化濾池的混凝進(jìn)行磷物質(zhì)消除。根據(jù)實(shí)際要求，排放水的水質(zhì)需要達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）準(zhǔn)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其進(jìn)出水的水質(zhì)情況如表1所示。

經(jīng)過深度處理后，控制指標(biāo)需要達(dá)到準(zhǔn)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還要考慮后續(xù)保障措施來使得出水水質(zhì)瞬時(shí)達(dá)標(biāo)，完成深度脫氮除磷處理[4]。

1.2 深床反硝化濾池工藝設(shè)計(jì)

反硝化濾池的工藝流程如下：在深床反硝化濾池中，污水首先經(jīng)過曝氣池進(jìn)行曝氣，然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀，最后進(jìn)入反硝化濾池進(jìn)行反硝化反應(yīng)。在反硝化濾池中，通過向污水中添加碳源，利用反硝化細(xì)菌進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)脫氮效果。

為了加強(qiáng)污水處理的效果，采用深床反硝化濾池工藝，具體為：深床反硝化濾池主體采用兩級(jí)AO+MBR工藝，并設(shè)置厭氧區(qū)來進(jìn)行除磷，以提升脫氮除磷效果，增強(qiáng)耐沖擊能力，使污水處理過程能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

采用MBR工藝對(duì)泥水進(jìn)行分離，運(yùn)用二沉池進(jìn)行混凝沉淀深度處理，以減少占地面積。兩級(jí)AO前設(shè)置水解酸化池，不僅可以提升廢水的可生化性，還能夠通過控制碳源的投加量，進(jìn)一步去除廢水中的TP、TN，減少廢水中COD、BOD的含量，使出水水質(zhì)全部達(dá)標(biāo)[5]。

采用生物脫氮除磷工藝，在市政污水處理方面能夠進(jìn)行深度處理。本著一池多用的原則，采用格柵+曝氣池工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。生化處理采用水解酸化池+A/兩級(jí)AO-MBR。針對(duì)于出水過程，需要采用次氯酸鈉對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行消毒。經(jīng)生物段處理后的污水，通過反硝化深床濾池的進(jìn)出水通道完整地進(jìn)入濾床中，在每格深床反硝化濾池內(nèi)進(jìn)行沉淀，將懸浮物等污染物保存在濾料上[6]。運(yùn)用反沖洗的方式將濾料中的ss等污染物進(jìn)行沖洗，直到濾床能夠繼續(xù)過濾。反硝化工藝流程如圖1所示。

在不使用化學(xué)藥劑進(jìn)行除磷的情況下，出水的條件需滿足：BOD<3 mg/L，SS<3 mg/L，TN<1 mg/L，TP<1.2 mg/L。在使用化學(xué)藥劑的情況下，設(shè)定總變化系數(shù)2.1。通過潛水泵提升進(jìn)入反硝化濾池，設(shè)計(jì)濾池的深床濾池為8格，每格3.2 m×3.22 m。濾池布置為雙向狀態(tài)，同時(shí)設(shè)置清水池可以對(duì)濾床進(jìn)行清理[7]。設(shè)計(jì)濾速為5.12 m/h，沖洗停留時(shí)間為20 min，反沖洗時(shí)間為2 min。設(shè)計(jì)反沖洗強(qiáng)度中，氣沖強(qiáng)度為100 m3/min·m2，水沖強(qiáng)度為200 m3/min·m2。在施工過程中，需要準(zhǔn)備一臺(tái)機(jī)械攪拌器，功率為1.25 kW。布設(shè)排水排氣系統(tǒng)，使用304不銹鋼管組成，單格面積為22.3 m2。濾料采用石英砂，并設(shè)置濾床深度為2.05 m。使用的支撐介質(zhì)為鵝卵石，控制粒徑為32 mm。采用潛水離心泵進(jìn)行反沖水，流量為1 258 m3/h。

1.3 深床反硝化濾池處理

在設(shè)計(jì)工藝參數(shù)后，對(duì)反硝化所需容積進(jìn)行計(jì)算，可得到反硝化深床濾池的容量[8]。結(jié)合實(shí)際地區(qū)水質(zhì)情況，設(shè)定負(fù)荷為0.45kg NO3--N/（m3·d），水量為4 250 m3/d，則濾料容量的計(jì)算公式如式（1）所示。

（1）

式中：E為NO3-總量；S為反硝化容積負(fù)荷。通過計(jì)算濾料的容積，得到濾池厚度和濾池格數(shù)。設(shè)計(jì)濾速，根據(jù)運(yùn)行的環(huán)境與進(jìn)水量的變化來進(jìn)行調(diào)整。對(duì)反硝化速率進(jìn)行計(jì)算，其公式如式（2）所示。

（2）

式中：R為硝酸鹽濃度隨時(shí)間變化下降；CV為ss含量。通常情況下，強(qiáng)制濾速通常為13 m/h?？刂埔欢ǖ乃顏肀Ｗo(hù)濾床，減少水質(zhì)破壞濾床的情況發(fā)生，能夠應(yīng)對(duì)峰值流量。需要頻繁性地清洗截留的固體，使水流和氣流逆向通過濾池，這樣濾料在互相作用下能夠?qū)㈦s質(zhì)清除。降低有機(jī)氮含量，適當(dāng)使用高質(zhì)量碳，使反硝化物質(zhì)形成氮?dú)?，達(dá)到脫氮目的[9]。

在去除有機(jī)磷時(shí)，在深床濾池前增設(shè)雜質(zhì)反應(yīng)池，可以直接觀察到沉淀反應(yīng)，將混凝與過濾步驟進(jìn)行整合。在這個(gè)過程中去除大量的重金屬，提高產(chǎn)出量及水質(zhì)。在反硝化反應(yīng)過程中，在冬季時(shí)加投碳源，增強(qiáng)反硝化因子集成，使氮含量達(dá)標(biāo)。

在處理方面，運(yùn)用相關(guān)措施將處理后的污泥集中進(jìn)行填土埋入。通過焚燒爐將污泥進(jìn)行礦化處置，減少灰燼的產(chǎn)生。將污泥中蘊(yùn)含的碳水化合物轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳，在高溫下進(jìn)行滅菌消毒處理[10]。污泥經(jīng)過焚燒處理后，病原體會(huì)被消滅，實(shí)現(xiàn)了無害化處理。這樣就能夠保持較大減容量，節(jié)約運(yùn)輸成本。當(dāng)燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，可以通過發(fā)電生熱，增加資源的利用率。將剩余的污泥材料進(jìn)行利用，對(duì)于較大規(guī)模的污泥項(xiàng)目，采用處置方式將處理后的污泥作為肥料，應(yīng)用于農(nóng)田等場(chǎng)合進(jìn)行處置。

在處置過程中，需要對(duì)臭氣處理工藝。在污水處理工藝過程中，大部分臭味氣體屬于有機(jī)物。這類物質(zhì)具有活性因子，容易發(fā)生氧化反應(yīng)。當(dāng)活性因子群被氧化后，臭味被驅(qū)散，即完成除臭工藝。通過使用活性炭吸附來進(jìn)行除臭，利用微生物對(duì)臭氣有機(jī)物進(jìn)行降解，將臭氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳，水等成分，完成臭氣處理工藝。

深床反硝化濾池具有以下4點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①處理效率高。深床反硝化濾池可以有效地去除污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽，實(shí)現(xiàn)脫氮效果。②處理質(zhì)量穩(wěn)定。由于深床反硝化濾池中存在大量的反硝化細(xì)菌，因此可以穩(wěn)定地進(jìn)行反硝化反應(yīng)，保證處理質(zhì)量。③可去除多種污染物。深床反硝化濾池不僅可以去除硝酸鹽和亞硝酸鹽，還可以去除污水中的其他污染物，如有機(jī)物、氨氮等。④運(yùn)行成本低。深床反硝化濾池的運(yùn)行成本相對(duì)較低，因?yàn)槠淠芎暮退幤废牧慷枷鄬?duì)較低。

2實(shí)例分析

2.1 工程概況

某污水處理廠總面積約為1 250 ha，其規(guī)劃將分兩期實(shí)施。一期工程的處理規(guī)模為0.12萬m?/d。廠區(qū)內(nèi)包括格柵及進(jìn)水泵房，曝氣池，水解酸化池和反硝化生物濾池，計(jì)量槽，配水井及污泥泵井。在污泥處理機(jī)房中配置除臭裝置，并設(shè)置清水池。兩級(jí)AO-MBR池的設(shè)備將分為兩期建設(shè)。試驗(yàn)中所運(yùn)用到的儀器包括FF-145E低溫培養(yǎng)箱、電子分析天平、酸度計(jì)、壓力蒸汽滅菌器和分光光度計(jì)。還需要準(zhǔn)備FD545型消解器，磁力攪拌器和DR85型溶氧分析儀。選用1.5 L的燒杯并按照碳源種類數(shù)量進(jìn)行配比，在裝置中依次加入不同種類的試驗(yàn)藥劑。在試驗(yàn)中廢水的配比如表2所示。

將燒杯內(nèi)污泥濃度控制為1.65 g/L，間隔0.5 h利用滴管取樣，這樣能夠根據(jù)不同時(shí)段中的濃度值對(duì)反硝化脫氮數(shù)據(jù)測(cè)定。

2.2 結(jié)果與分析

在低過濾速度下，隨污水流進(jìn)入過濾材料的深層，在濾池的運(yùn)行過程中反硝化介質(zhì)層中會(huì)存在大量微生物殘留。在分解有機(jī)物過程中產(chǎn)生反硝化反應(yīng)，運(yùn)用本文處理技術(shù)來對(duì)水中的氮進(jìn)行去除。根據(jù)設(shè)計(jì)工藝及參數(shù)，對(duì)試驗(yàn)裝置中的NO3--N濃度變化進(jìn)行測(cè)試，具體結(jié)果如圖2所示。

由圖2中結(jié)果可以看出，在對(duì)處理污水中，通過本文的處理方法進(jìn)行處置后，內(nèi)部的NO3--N濃度均隨時(shí)間開始減少，不同的碳源之間差異減小。在100 min時(shí)NO3--N濃度降到0。

由于硝化細(xì)菌對(duì)環(huán)境條件非常敏感，在低溫情況下會(huì)對(duì)有機(jī)物的去除效果產(chǎn)生干擾。所以，為了驗(yàn)證本文處理技術(shù)的有效性，需要進(jìn)一步進(jìn)行測(cè)試。首先，需要添加化學(xué)除磷劑來保障出水TP穩(wěn)定，根據(jù)活性污泥經(jīng)驗(yàn)，在曝氣池內(nèi)維持適當(dāng)?shù)娜芙庋酰乐挂l(fā)污泥自身氧化。在此過程中，設(shè)置8個(gè)小組均進(jìn)行測(cè)試，通過計(jì)算可以得到其反硝化速率。當(dāng)NO3--N濃度均能夠達(dá)到0 mg/L時(shí)表示達(dá)到最優(yōu)去除效果。測(cè)試結(jié)果具體如表3所示。

由表3中結(jié)果可知，經(jīng)過8次測(cè)試后裝置中的NO3--N濃度均為0 mg/L，去除率高達(dá)100%。同時(shí)說明運(yùn)用本文處理方法能夠?qū)O3--N完全去除，可使代謝途徑較為集中，從而增加了反硝化脫氮效果，易于微生物吸收利用，具有良好的NO3--N去除效果。

運(yùn)用各類處理技術(shù)對(duì)市政污水進(jìn)行處理，在低碳源進(jìn)水條件下，可提高生物反硝化效率，滿足準(zhǔn)IV類水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。通過處理將附著于表面的微生物進(jìn)行分解，使得懸浮料處于流化狀態(tài)，以達(dá)到降解有機(jī)物的目的。同時(shí)，該處理技術(shù)還能夠有效去除廢水中的有害物質(zhì)，確保出水水質(zhì)符合環(huán)保要求，為城市的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

3結(jié)束語

本次研究從市政污水中深床反硝化濾池處理出發(fā)，深入分析市政污水中的有關(guān)問題。該工藝采用形狀相同的石英砂為反硝化生物的具體介質(zhì)，利用物理及生化技術(shù)去除水中的懸浮物和硝酸鹽氮，較其他污水處理工藝運(yùn)行成本較低，達(dá)到顯著的處理效果。深床反硝化濾池工藝還可以結(jié)合其他硝化工藝，通過石英砂濾料的過濾等作用來去除污染物，使水質(zhì)得到進(jìn)一步改善。但是本文方法中還存在著不足，比如出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，BAF工藝問題，去除氨氮問題。今后應(yīng)更加完善工藝，運(yùn)用深床反硝化濾池工藝處理市政污水等各類廢水，結(jié)合工程實(shí)際條件，對(duì)市政污水進(jìn)行更好地處理。通過本文工藝的處理，可以顯著提高水質(zhì)，保護(hù)環(huán)境和人體健康。

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