西安市第六污水处理厂反硝化深床滤池工艺应用分析

刘毅

(西安市政设计研究院有限公司，陕西西安 710068)

西安市第六污水处理厂反硝化深床滤池工艺应用分析

刘毅

(西安市政设计研究院有限公司，陕西西安 710068)

结合西安市第六污水处理厂反硝化深床滤池工程实例，通过工艺设计、工艺参数及工艺功能的介绍和分析,总结了该工艺的特点和设计方面的经验。

污水处理厂；反硝化深床滤池；设计

1 工程概况

西安市第六污水处理厂工程建设规模为：一期10×104m3/d，二期增加10×104m3/d，远期深度处理(回用)规模为10×104m3/d。厂址位于绕城高速公路及规划开发大道以北，太平河以南，北距西成高铁50 m，西侧距规划尚航路约280 m，东侧邻近八兴滩村，总占地面积为245.70亩(合16.38 hm2)。

一期工程污水采用预处理+改良型A/A/O二级生化+纤维转盘滤池过滤+次氯酸钠消毒处理工艺；污泥处理工艺采用重力浓缩+生物沥浸+沉淀+板框压滤脱水工艺。

二期(本期)工程污水采用预处理+改良型A/A/O二级生化+反硝化深床滤池+次氯酸钠消毒处理工艺；污泥处理工艺采用重力浓缩+污泥调理+压榨干化工艺。

一、二期处理后出水水质均满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A类标准，以及陕西省《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2011)；处理后出厂污泥含水率均降至60%以下。

2 工艺介绍

2.1 设计水质

污水厂进出水水质见表1，反硝化深床滤池进出水水质见表2。

2.2 工艺简介

反硝化深床滤池的工程应用已近40 a。上世纪七十年代，在前段工艺处理水质达标接入的情况下，反硝化深床滤池出水水质即已达到“5-5-3-1”(BOD5≤5 mg/L、SS≤5 mg/L、TN≤3 mg/L、TP≤1 mg/L)的严格排放标准。

表1 污水厂进出水水质

表2 反硝化深床滤池进出水水质

具有反硝化功能的深床滤池是可集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元。滤池采用2～3 mm石英砂介质滤料，滤床深度通常为1.8～2.4 m，设计滤速一般为5.0～12.0 m/h；滤池可保证出水SS低于5 mg/L以下。大多数常规滤池表层宜堵塞或板结，较快失去水头，需频繁反冲洗，进而增加能耗和运行成本；而反硝化深床滤池的均质石英砂滤料允许固体杂质透过滤床的表层，深入至滤池内部滤料中，达到整个滤池纵深截留固体物的优异效果；该方式可使水头损失缓慢增加，从而降低反冲洗频率，以节省能耗及运行成本。

2.3 工艺参数

本工程滤池为矩形钢筋混凝土结构，分8格，单格尺寸为19.41 m×3.56 m×7.0 m，水力负荷为7.54 m3/(m2·h),NO3-N去除负荷(以去除7 mg/L计)为0.60 kg/(m3·d),滤速为7.54 m/h，反冲洗周期为40 h，冲洗时间为30 min，反冲洗水速为15 m3/(m2·h)，反冲洗气速为101 m3/(m2·h)。

2.4 工艺流程［1，2］

(1)反硝化深床滤池工艺流程见图1。

图1 反硝化深床滤池工艺流程图

为适用现阶段西安市污水处理厂出水排放标准，节省本期工程投资和运行费用，确保出水达标及工艺运行灵活性；本工程污水深度处理设施按照反硝化深床滤池设计，并预留碳源投加车间建设用地(本期工程不实施)，待近期出水排放标准调整确定或远期中水回用工程实施时再行建设。

(2)反冲洗流程

无论在深床滤池模式还是在反硝化深床滤池运行模式，滤池均需反冲洗，将截留和生成的固体排出。反冲洗流程通常需要三个阶段：气洗(见图2)；气水联合反洗(见图3)；水洗或漂洗(见图4)。

图2 气洗

图3 气水联合反冲

图4 水洗或漂洗

深床滤池的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，清洗率达到100%，冲洗用水仅为总量2%～4%。

2.5 滤料

反硝化滤池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) 及悬浮物极好的去除构筑物。2～3 mm介质的比表面积较大，均匀系数为1.4，球形度不小于0.8，莫氏硬度为6～7，介质层高度为2.13 m，比重不小于2.6，酸溶度不大于3%；支撑层采用天然卵石，五种级配，粒径为3～38 mm，总厚0.45 m，交替排列。较深介质的滤床足以避免窜流或穿透现象, 即使前段处理工艺发生污泥膨胀或异常情况也不会使滤床发生水力穿透。介质有极好的悬浮物截留功效，在反冲洗周期区间，每平米过滤面积能保证截留不小于7.3 kg的固体悬浮物。固体物负荷高的特性大大延长了滤池过滤周期，减少了反冲洗次数，并能轻松应对峰值流量或处理厂污泥膨胀等异常情况。悬浮物不断的被截留会增加水头损失，需要反冲洗来去除截留的固体物。由于固体物负荷高、床体深，因此需要高强度的反冲洗。

2.6 主要功能

去除TN：利用适量优质碳源(本工程未设置)，附着生长在石英砂表面上的反硝化细菌把NOx-N转换成N2完成脱氮反应过程，经过无数的工程经验和长久的历史数据表明，在前端硝化反应较完全的情况下，可稳定做到出水TN≤3 mg/L。在反硝化过程中，由于硝酸氮不断被还原为氮气，深床滤池中会集聚大量的氮气，这些气体会使污水绕窜介质之间，这样增强了微生物与水流的接触，同时也提高了过滤效率。但是当池体内积聚过多的氮气气泡时，则会造成水头损失，这时就必须驱散氮气，恢复水头，通过水冲扰动去除反硝化滤池中产生的氮气，扰动频率为4 h一次，水冲流量为15 m3/(m2·h)，每次持续1～2 min。

去除SS：每毫克SS中含BOD50.4～0.5 mg，因此去除出水中固体悬浮物的同时，也降低了出水中的BOD5。另外，出水中固体悬浮物含有氮、磷及其他重金属物质，去除固体悬浮物通常能降低1 mg/L以上的上述杂质。配合适当的化学处理，能使出水总磷稳定降至0.3 mg/L以下。能轻松满足浊度小于2NTU或SS ＜5 mg/L(通常SS ＜2 mg/L)的要求。

去除TP：深床滤池是世界上应用微絮凝直接过滤技术历史最长和最成熟的水(污水)处理工艺，可节省沉淀过程，而将混凝与过滤过程在滤池内同步完成的接触絮凝过滤工艺技术。

微絮凝过滤充分体现了深层滤料中的接触凝聚或絮凝作用。该工艺是在混凝、过滤作用机理的基础上，将混凝与过滤过程有机集成一体的高新技术。此种直接过滤技术用于污水深度处理一般是指在二沉池后投加混凝剂，经机械混合后直接进入滤池，不仅可以进一步降低CODcr和BOD5，而且可以稳定保证SS、TP达标，可简化污水厂处理流程，降低投资费用，减少运行费用，进而延长过滤周期，提高产水量及出水水质。

3 结论

(1)多功能性、投资成本低：反硝化深床滤池一池多用，同步去除TN、SS、TP三个水质指标稳定达标，运行可靠，总体投资大大节省。

(2)TN低温时稳定达标：根据调查现实运行情况，因国内大部分污水处理厂在冬季低温条件下反硝化不彻底，反硝化深床滤池可对TN的稳定达标起到了把关作用，可保证TN≤3 mg/L。

(3)工艺灵活性：夏季TN如能达标，运行时简单改变工艺运行条件，反硝化深床滤池可灵活转换成深床滤池，可只直接过滤SS，满足SS稳定达标。

(4)运行成本少：反硝化滤池独有的驱氮技术，保证滤池具有最小的碳源消耗和能耗。反冲洗水量小，本技术反冲洗水量一般不大于2%，远小于其他类型滤池的4%～10%，这无疑降低了反冲洗废水的处理成本。

［1］ 夏文辉,杨兴豹,张超,等.商子江.污水厂Denite？深床反硝化滤池升级改造工程设计［J］.中国给水排水,2011,27(8)∶71-74.

［2］ 沈晓玲,李大成,蒋岚岚,等.深床反硝化滤池在污水厂提标扩建工程中的应用［J］.中国给水排水,2010,26(4)∶32-34.

TU992.03

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1009-7716(2015)08-0098-03

2015-05-21

刘毅(1981-)，男，陕西兴平人，工程师，从事市政给排水设计工作。