污水廠提標改造中的反硝化濾池工程設計與調試

摘 要：國家對環境保護的重視程度不斷加強，其中污水廠的排放標準明顯提高，對現有污水廠提標改造，成為必須開展的工程。文章首先分析了反硝化濾池的系統組成和運行原理，然后通過實際案例對提標改造方案進行了介紹。

關鍵詞：反硝化濾池；提標改造；工程設計；調試

在污水處理工藝中，反硝化濾池的應用歷史較長，最初出現在上個世紀70年代，主要用于顆粒懸浮物的清除。隨后反硝化濾池的建設數量不斷增加，能夠明顯提高出水水質，成為污水處理的重要技術手段之一。

1 反硝化濾池的系統組成和運行原理

對反硝化濾池的組成主要包括濾料、礫層、濾磚、堰板、閥門、反沖洗泵、儀表管路、控制系統、碳源投加系統等，既具有過濾功能，又具有生物脫氮功能。其中，濾料能夠過濾，并吸附反硝化生物菌群；礫層能避免濾料進入配水系統；濾磚能分配反沖洗氣水；堰板能對進水、反沖洗出水進行均衡分配；閥門是控制水和氣的部件；反沖洗泵對濾料進行反沖洗；控制系統則對各個設備、部件進行統一調控；碳源投加系統在分析進水硝酸氮量的基礎上，對碳源投加數量進行控制。

反硝化濾池的系統運行原理是二沉池出水進入濾床后，懸浮物經沉淀、過濾、截留等方式，最終留在濾床中；然后在反沖洗下將其排出廢水池，濾層的過濾性能得以恢復。在冬季，由于氣溫較低，硝化速度、反硝化速度會減慢，為了解決碳源不足的問題，會通過外加碳源的形式，將濾池轉變為反硝化濾池。此時反硝化濾池的運行，濾料層處于缺氧狀態，會在表面附著反硝化生物菌群。當出水經過濾料層時，污水中的NO2、NO3就會被生物膜吸附，繼而還原成為N2，排除在污水之外，實現了反硝化脫氮的過程。而且，顆粒濾料還具有截留懸浮物的作用。

2 污水廠提標改造方案

以某市污水處理廠為例，其中污水來源主要是生活污水，設計處理規模為8×104m3/d。進水水質設計參數如下：COD為332mg/L，BOD為114mg/L，SS為259mg/L，TP為4.4mg/L，TN為25.4mg/L，NH3-N為15mg/L。在運行期間，實際進水水質略低于設計標準，考慮到污水來源越來越多，為了滿足長遠發展的目標，提標改造方案要求進水水質和設計標準一致，污水經處理后，出水水質滿足GB18918-2002中的一級B標準。原工藝針對COD、NH3-N的去除效果較好，能達到一級B標準，但是工藝流程中沒有缺氧段、厭氧段，因此不具備脫氮、除磷功能。本次提標改造的主要目的，就是保證TP、TN達標。

提標改造方案制定后，對污水處理廠的現狀進行分析，認為改造工藝應該減少對目前生產工作的影響，在處理工藝上，一是強化生物處理等級，二是增加深度處理工藝。強化生物處理等級是在現有設施的基礎上，調整濾池功能、優化運行方式，從而提高處理能力，措施包括增加內回流泵，以提升脫氮效率；減少氧化溝轉碟數量，以降低氧化溝的充氧量；在氧化溝增加潛水推進器，以避免淤泥堆積等，但會對現有生產造成影響。增加深度處理工藝是污水經二級處理后，增加反硝化濾池工序，從而再次降低SS、TN濃度，以滿足水質排放標準，對于現有生產不會產生影響。本次改造采用增加深度處理工藝的方案，具體流程見下圖。

3 反硝化濾池的工程設計

3.1 反硝化濾池

二沉池出水進入濾池前端的混合池內，其中設置功率為5.5kW的攪拌機1臺；同時增設碳源投加點，長度、寬度、深度分別為3m、3m、5.8m。混合池出水經配水渠進入濾池，濾池結構為矩形的鋼筋混凝土，將其分割成4個小部分，單個尺寸為13.4m、5.8mm、5.8m。過濾周期共計23.5小時，其中水、氣的沖洗強度分別為每秒4.2L/m2、25.6L/m2。

為了保證氣和水均勻分布，并提高反沖力度，采用氣水分布濾磚技術，反沖水進入濾磚后，會在一級分配腔內形成梯度分布；然后經過限流孔進入補償腔，此時反沖強度明顯提高，并經過濾磚分配孔進入濾床。如此一來，濾床反沖洗期間，反沖洗水強度均勻穩定，能夠提高反沖洗效率，延長濾池的使用壽命，并減少維護檢修工作量。另外，支承層采用3種級配礫石，小粒徑為3.2-6.4mm，中等粒徑為6.4-12.7mm，大粒徑為12.7-19.1mm；濾料使用石英砂，粒徑在1.7-3.35mm之間。

3.2 綜合水池

反硝化濾池建設完成后，還要配套建設新的綜合水池，主要包括二級泵池、反沖洗廢水池、反沖洗水池等組成。其中，二級泵池的作用，是提升二沉池來水從而進入濾池混合池，長度、寬度、深度為6m、6m、5.3m，設置潛水提升泵3臺，單泵揚程為5m，流量為每小時850m3。反沖洗廢水池的作用，是緩沖反沖洗產生的廢水，尺寸大小為6m、6m、3.3m，設置功率2.2kW的潛水攪拌機1臺。反沖洗水池有兩個作用，一是濾池的集水池，能減小下游水位對濾池出水渠道水位的影響；二是反沖洗用水的集水池，以滿足濾池反沖洗操作時的水量需求。尺寸大小為6m、6m、5.3m，設置潛水提升泵3臺，單泵揚程為12m、流量為每小時590m3。

3.3 反沖洗鼓風機房

新建1座鼓風機房，長度、寬度均為6m，內部裝設3臺風機，單臺功率為110kW，風壓為58.8kPa，風量為每分鐘60m3。另外，考慮到運行期間產生的振動和噪音，另外加用隔振溝、設備罩等設施。

3.4 碳源投加系統

在冬季低溫條件下，為了滿足碳源需求，增設1套碳源投加系統，用于反硝化濾池內的碳源投加，以提高生物脫氮效果，保證出水TN濃度達標。其中，選用醋酸作為投加碳源，投加位置在濾池前端的混合池內。醋酸儲罐容積為10m3，設置3臺加藥泵，單泵揚程為60m，流量為每小時50L。碳源的投加采用前后反饋復合環路控制，系統能收集進水流量、氧濃度、硝基氮濃度信號，從而準確計算出投加數量，避免因投加過量造成出水BOD值過高。

3.5 自控系統

新增的自動控制系統，能夠和超聲波液位計聯動，從而實現自動調節運行的功能。控制軟件包括反沖洗周期設定、反沖洗頻率設定、進水泵控制、反沖洗鼓風機控制、電動蝶閥和閘門控制、碳源投加量控制等。

4 反硝化濾池的調試和效益

本次提標改造工程的工藝技術可靠，改造后系統水質、水量沖擊負荷承受能力明顯提高，提高了出水標準。污水經處理后，TN指標達到了一級B標準，COD、BOD、SS、TP、NH3-N則達到了一級A標準，在深化處理的同時節約了資金成本。改造后的系統維護工作少，池體不需維護，因此管理更加方便。

5 結束語

依據運行現狀和需求制定提標改造方案，其中反硝化濾池的工程設計，包括反硝化濾池、綜合水池、反沖洗鼓風機房、碳源投加系統、自控系統等部分。結果顯示污水處理后滿足排放標準，而且節約了資金投入，簡化了管理工作。

參考文獻

[1]王濤.污水廠提標改造中的反硝化濾池工程設計與調試[J].資源節約與環保，2016（04）：55-56.

[2]林杰，董文藝，李繼，等.低碳氮比城市污水反硝化脫氮除磷-曝氣生物濾池組合技術與工程應用[J].建設科技，2015（10）：88-91.

作者簡介：楊耀達（1990，09-），男，漢，黑龍江，本科，助理工程師，廣東省建筑設計研究院，環境工程。