污水處理廠反硝化深床濾池的比較與應用

葛玫，許新靈

（浙江富春紫光環保股份有限公司，浙江杭州310013）

化工設計

污水處理廠反硝化深床濾池的比較與應用

葛玫，許新靈

（浙江富春紫光環保股份有限公司，浙江杭州310013）

國內城鎮污水處理廠提標改造主要應用反硝化深床濾池工藝。從濾池的布水布氣方式、濾料、控制方式、應用實例等方面探討了國內目前反硝化深床濾池的發展情況，為該工藝的設計和應用提供參考。

污水處理廠；反硝化深床濾池；布水布氣系統；應用

0 前言

近年來，隨著國家對環境保護的要求越來越高，為滿足城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）一級A標準的要求，很多污水廠對二級出水進行了提標改造和尾水深度處理。反硝化深床濾池由于同時具有去除SS、TN、TP的能力，越來越多地應用于污水廠的升級改造。本文主要就反硝化深床濾池的不同結構組成進行探討，為設計選型提供參考。

1 工藝流程

反硝化深床濾池分別通過過濾、碳源投加控制、微絮凝過濾等機理在一池內完成SS、TN、TP的去除[1]。其工藝流程見圖1。

2 結構比較

2.1 布水布氣系統

反硝化深床濾池的核心為濾池底部的反沖洗布水布氣系統。目前，國內主要有三種形式的反硝化深床濾池的布水布氣系統，分別為W型氣水分布塊、雙層配水配氣V型濾磚和長柄濾頭濾板。

圖1 反硝化深床濾池工藝流程

W型氣水分布塊從美國水環純（STS）Denite濾池的SNAP BLOCK發展而來，結構簡單，已基本國產化，造價相對較低。氣水分布塊采用HDPE外殼，內填充混凝土，以保證氣水分布塊的抗壓性；外殼兩側有壓扣鎖緊結構，使氣水分布塊并排布置時塊與塊之間通過壓扣互相鎖定，從而保證了反沖洗時氣水分布塊的穩定性以及布水布氣的均勻性。塊與塊之間留有開口空隙，其底部W型結構形成的腔體一方面使過濾的水流通過，另一方面分布獨立的反沖洗支氣管，使反沖洗的氣與水在腔內先混合，再從分布塊之間的空隙流出，達到均勻布水布氣的目的。

雙層配水配氣V型濾磚以Xylem公司Leopold濾池的氣水分布濾磚為代表，加工工藝要求較高，目前主要依靠進口，價格較高。V型濾磚材質為HDPE，矩形結構，兩側和底部密封，上部分布均勻的氣水口，具有雙層配水系統，通過內部的倒V型開孔隔板將濾磚分為一級分配腔和二級補償腔。濾磚通過縱向兩端的卡扣互相連接，通過一次配水腔后的反沖洗水在二次配水腔內根據壓力差產生逆向補償，從而使得整個濾池過濾面積上最終的整體反沖洗水、氣壓力均勻。與W型氣水分布塊反沖洗氣支管在整個濾池底部鋪設不同，V型濾磚的反沖洗支氣管僅需鋪設一排，反洗氣、水從一塊濾磚底部進入整列濾磚，依靠雙層配水系統完成反沖洗水、氣的均勻分布。

長柄濾頭濾板從國內的傳統濾池發展而來，為傳統的配水系統。其結構為混凝土濾板上安裝一定數量的ABS材質濾頭，氣、水從濾頭的開孔處通過。反沖洗時依靠帶有小篩孔的濾頭（濾網系統）來產生較大的壓力差，以實現反沖洗水和空氣的分配均勻。由于反沖洗氣、水從濾板下方的水渠進入，整個濾池濾頭的平整度是反沖洗是否均勻的關鍵，針對反硝化深床濾池，該種布水布氣方式多采用整體澆筑濾板，并配有可調節高度的長柄濾頭，在濾板澆筑完成后通過調節濾頭的高度來保證整體濾頭的平整度。由于深床濾池濾料較高，該濾板需比傳統濾池的濾板厚，以保證對濾料的支撐強度和使用壽命，該方式應用較少，穩定性還有待檢驗。

2.2 承托層和濾料

承托層一方面起到支撐濾料的作用，另一方面可以將濾料和布水布氣系統分隔開，以免細小的濾料堵塞濾磚。承托層一般采用天然鵝卵石，高度在0.4 m左右，常見的有兩種級配方式，如表1。濾磚孔隙較大時建議采用方式一，孔隙較小時建議采用方式二。

承托層可用新研制的承托板代替，承托板由耐腐蝕高密度聚乙烯顆粒熔鑄而成，無承托層擾動問題，反沖洗更加均勻，減少濾池有效高度，減少了土建量，承托板與雙層配水配氣V型濾磚配合使用，在出廠前直接安裝在濾磚頂部。

表1 兩種常見的承托層規格及級配方式

濾料的作用主要為去濁度和生化載體，即要保證能夠截留水中的細小顆粒，還要能讓微生物附著生長形成生物膜，同時在反沖洗時還要保證濾料的完整性。故濾料需具有高強度、耐磨、截留懸浮物、附著微生物等特性。常見的有石英砂濾料和陶粒濾料。

石英砂濾料取材于天然海砂，二氧化硅含量高，具有良好的耐磨性能和抗吸附力，一般選用的石英砂粒徑在2～4 mm，均勻系數1.4，比重≥2.6，球形度不小于0.8。石英砂的微生物著床條件不是很好，但由于其為天然材質，成本較低，是目前主流的深床濾池濾料。

普通的陶粒濾料具有良好的微生物著床特性，但其強度不高，長時間運行容易造成濾料的破碎和板結。采用膨潤土制作的高強度均質陶粒破碎濾料，具有優良的多孔結構，粒徑均勻（粒徑0.8～1.0 mm；0.8～1.2 mm），且具有優異的筒壓強度指標（遠高于普通陶粒濾料，與石英砂指標接近），是良好的深床濾池濾料[2]。但由于取材的地域限制，且需再加工，成本較高，目前應用較少。

2.3 控制方式

反硝化深床濾池采用下向流的過濾方式。一個反沖洗周期內，過濾截留懸浮物增多，水頭損失的壓力隨之增大，24～48 h需進行一次反沖洗。濾池的反硝化作用產生的氮氣聚積在濾料內部也會造成水頭損失增加，故在一個反沖洗周期內需進行多次趨氮。反沖洗和趨氮一般通過液位的變化進行控制，主要有變水位和恒水位兩種運行方式。

變水位的控制方式即設定一定的液位數值和時間間隔，隨著水頭損失的增加，濾池液位上升到設定液位時啟動趨氮程序，兩次趨氮時間間隔在設定值之內時啟動反沖洗程序。該控制方式較簡單，易于操作和控制。恒水位的控制方式通過液位的變化梯度來控制出水閥門的開度，使液位保持相對恒定，設定一定的液位變化梯度臨界值和時間間隔，液位的變化或時間間隔到達臨界值時啟動趨氮程序或反沖洗程序。該控制方式較復雜，對控制程序的設定要求較高，但可以減少進水跌落時帶入的溶解氧，降低碳源消耗。

3 應用

采用上述兩種濾磚的反硝化深床濾池在國內外均有較多的工程案例，對TN、SS均有良好的去除效果。無錫惠山[3]和無錫蘆村[4]污水處理廠在提標改造中均采用了Denite濾池，在控制外加碳源投加量的情況下，出水TN可穩定低于5 mg/L。靖江市城市污水處理廠提標改造工程采用了雙層配水配氣反硝化濾池進行深度處理，保證出水TN、SS同時穩定達標[5]。合肥經濟技術開發區污水處理廠采用A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝，出水水質在達到一級A標的基礎上，TP、TN、NH3-N、CODCr4項指標接近地表IV類水標準[6]。

4 總結

反硝化深床濾池適用于污水廠的提標改造和深度處理，尤其是對TN的要求，控制適當的碳源投加量，可以穩定在5 mg/L以內，使出水達到一級A標甚至地表準IV類水標準。在反硝化深床濾池的布水布氣方式、承托濾料層及控制方式的選擇上，需從工藝、穩定性、投資、操作運行等多方面綜合比較分析，選擇合適的結構進行設計。需要注意的是，雖然反硝化深床濾池兼具微絮凝去除TP的功能，但會增加反沖洗次數，一定程度上影響反硝化效果，所以可以在濾池前增加混凝沉淀工藝，確保反硝化深床濾池的穩定運行。

[1]張亮平.深床反硝化濾池在市政污水深度處理中的應用[J].凈水技術，2015，34（5）：109-111.

[2]丁云鶴，倪席標.反硝化深床濾池處理工藝技術研究與探[A].全國給水排水技術信息網41屆技術交流會論文集[C]，2013年.

[3]沈曉鈴，李大成，蔣嵐嵐，等.深床反硝化濾池在污水廠提標擴建工程中的應用[J].中國給水排水，2010，26（4）：32-34.

[4]楊興豹，李激，闞薇莉，等.Denite深床反硝化濾池在污水廠升級改造中的應用[J].中國給水排水，2011，27（12）：34-36.

[5]周平，楊勇，余步存，等.反硝化濾池在污水處理廠提標改造工程的設計應用[J].水處理技術，2013，39（12）：122-124.

[6]于躍，李淵博.A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝在大型經開區污水處理中的應用[J].工業用水與廢水，2016，47（3）：62-65.

Comparison and Application of Denitrification Deep-bed Filter in Sewage Treatment Plant

GE Mei，XU Xin-ling
（Zhejiang Fuchun Ziguang Environmental Protection Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310013，China）

Denitrification deep-bed filter was applied to upgrading and reconstruction of sewage treatment plant in China.The development of denitrification deep-bed filter was discussed，mainly from the comparison of water and air distribution system，filter material，control method and application，which can be reference to design and application.

sewage treatment plant;denitrification deep-bed filter;water and air distribution system; application

1006-4184（2017）6-0036-03

2017-02-21

葛玫（1984-），女，浙江杭州人，碩士，工程師，從事環境保護工作。E-mail：gem@zze.com.cn。