城市污水處理提標(biāo)改造工程中兩種常用的反硝化濾池介紹

摘要：選擇ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池為對象，主要對這兩種濾池功能、結(jié)構(gòu)形式、濾料、反沖洗流程等進(jìn)行介紹和對比。

關(guān)鍵詞：ABAF；反硝化曝氣生物濾池；Denite 反硝化深床濾池；濾料

由于國家環(huán)保局將城鎮(zhèn)污水廠的排放標(biāo)準(zhǔn)由一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升為一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，而國內(nèi)大多數(shù)污水處理廠現(xiàn)有的工藝流程已經(jīng)無法滿足新的出水水質(zhì)要求，必須要進(jìn)行優(yōu)化改造。近年來，反硝化曝氣生物濾池和反硝化深床濾池在城鎮(zhèn)污水處理提標(biāo)改造工程中的應(yīng)用越來越多，這兩種濾池主要用于去除SS、TP及TN等污染物，保證其出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

目前，具有代表性的反硝化曝氣生物濾池為法國得利滿公司的BIOFOR、法國OTV公司的BIOSTYR[1]及香港ATAL公司的ABAF，應(yīng)用廣泛的反硝化深床濾池為美國STS公司的Denite 濾池及美國Xylem公司的elimi-NITE 濾池。本文選擇ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池為對象，主要對這兩種池的功能、結(jié)構(gòu)形式、濾料、反沖洗流程等進(jìn)行介紹和對比。

1 反硝化濾池功能及工藝流程

ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池同時(shí)具有三個(gè)功能：①懸浮物（SS）的過濾去除；②總磷（TP）的化學(xué)除磷；③總氮（TN）的生物反硝化脫氮。對于SS、TP和TN出水不達(dá)標(biāo)的項(xiàng)目，提標(biāo)改造工藝一般采用的反硝化濾池工藝流程如上圖1，污水經(jīng)中間水池提升至微絮凝池，在微絮凝池中投加液態(tài)聚合氯化鋁（PAC）混凝劑，PAC與污水中磷酸鹽反應(yīng)，生成顆粒狀和非溶解性的物質(zhì)，通過反硝化濾池內(nèi)濾料層的過濾作用將沉淀物去除，從而達(dá)到去除TP的目的。

經(jīng)微絮凝池后的水經(jīng)配水堰分配到每格濾池的進(jìn)水井，其后污水藉重力流至反硝化濾池管廓內(nèi)的濾池進(jìn)水管進(jìn)入每一格濾池，經(jīng)反硝化濾池處理后的污水流經(jīng)濾池上方的濾料捕捉器和出水堰后進(jìn)入反硝化濾池的公共出水渠，最后匯流至清水池；根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，在碳源不足的情況下，在進(jìn)水渠內(nèi)設(shè)置碳源投加裝置，用于補(bǔ)充反硝化池內(nèi)的碳源；系統(tǒng)能自動(dòng)獲取濾池的進(jìn)水流量，結(jié)合濾池的進(jìn)、出水硝酸鹽濃度，通過碳源投加現(xiàn)場控制柜內(nèi)置軟件的計(jì)算，發(fā)出指令控制加藥泵的碳源投加量。反沖洗廢水匯流到廢水池，后經(jīng)水泵提升返回污水處理廠現(xiàn)有的提升泵房。

2 ABAF反硝化曝氣生物濾池

ABAF曝氣生物濾池（ABAF）是安樂工程有限公司研發(fā)的專利（專利號(hào)：ZL2004 1 0033940.7）工藝，ABAF濾池可分為碳氧化濾池、硝化濾池和反硝化濾池等。近10年來，ABAF濾池在國內(nèi)已有10多個(gè)業(yè)績，ATAL公司憑借承建過并已投入運(yùn)行的青島市麥島污水處理廠（140，000m3/d）、長沙市開福污水處理廠（100，000m3/d）及大連寺兒溝污水處理廠（100，000m3/d）等項(xiàng)目，在曝氣生物濾池的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選購、施工、安裝、調(diào)試和運(yùn)營中，切實(shí)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、技術(shù)先進(jìn)、確保出水達(dá)標(biāo)。

ABAF反硝化曝氣濾池由濾池池體、濾料層、承托層、布水布?xì)庀到y(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、管道和自控系統(tǒng)組成。圖1是ABAF反硝化曝氣濾池的結(jié)構(gòu)示意圖。

池體構(gòu)筑物：鋼筋混凝土或鋼制結(jié)構(gòu)，通常為正方形或長方形。

水流方向：進(jìn)水為上向流，出水為濾池上部出去，反沖洗進(jìn)水與進(jìn)水管共用一根管道，同為上向流，反洗廢水排放為濾池上部排出。

濾料層：ABAF反硝化曝氣濾池選用天然粘土燒制成的陶粒濾料，有效粒徑分為：2.5～4.0mm、3.0～5.0mm、4.0～6.0mm，濾料層高度：2.5～4m，根據(jù)不同的水質(zhì)和出水要求選用不同粒徑的陶粒濾料。濾料比重：1.4～1.6t/m3。

承托層：圓形硬硅質(zhì)天然鵝礫石，粒徑范圍4～16mm，三級(jí)級(jí)配，濾層厚度為300mm。

布水系統(tǒng)主要包括：濾池最下部的配水室和濾板上的濾頭；布?xì)庀到y(tǒng)主要包括：池底穿孔管和濾板上的濾頭。

反沖洗系統(tǒng)：ABAF反硝化曝氣生物濾池采用氣—水聯(lián)合反沖洗。一般情況下運(yùn)行24—48小時(shí)反沖洗一次，濾池的反沖洗周期根據(jù)出水TN濃度、SS濃度及濾料層的水力損失綜合而定，由在線檢測儀表將檢測數(shù)據(jù)反饋給PLC，并由PLC系統(tǒng)來自動(dòng)控制和操作。反沖洗過程程序：（1）降液位階段：關(guān)閉進(jìn)水閥門，開啟降液位閥門，將濾池的液位降低1～1.5m，時(shí)間為3～5min。（2）氣洗階段：開啟反沖洗進(jìn)氣閥門，啟動(dòng)反沖洗風(fēng)機(jī)，進(jìn)行氣洗，目的是松動(dòng)濾料層，使濾料層膨脹，氣洗強(qiáng)度為20～25L/（m2.s），時(shí)間為3～5min。（3）氣水聯(lián)合反沖洗：開啟反沖洗進(jìn)水閥門，啟動(dòng)反沖洗水泵，進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖洗，目的是將濾料上截留的懸浮物和老化的微生物沖洗出去，反沖洗水洗強(qiáng)度為6～8L/（m2.s），時(shí)間為5～8min。（4）水漂洗：關(guān)閉反沖洗風(fēng)機(jī)和反沖洗進(jìn)氣閥門，進(jìn)行水漂洗，目的是將濾料表面的懸浮物和老化的微生物膜沖洗出去，時(shí)間為3～5min。

3 反硝化深床濾池簡介

Denite 反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，是STS公司獨(dú)特領(lǐng)先全球的脫氮及過濾并舉的先進(jìn)處理工藝，近40 年來Denite 反硝化濾池在全世界有數(shù)百個(gè)系統(tǒng)中正常運(yùn)行著。圖2是Denite 反硝化深床濾池的結(jié)構(gòu)示意圖。

池體構(gòu)筑物：鋼筋混凝土或鋼制結(jié)構(gòu)，通常為長方形。

水流方向：進(jìn)水為重力下向流，出水為濾池底部出去，反沖洗進(jìn)水為下部上向流，

反洗廢水從濾池底部排放。

濾料層：Denite 反硝化深床濾池選用石英砂為過濾介質(zhì)，濾床高度一般約1.8m，

最高不超過2.4m，有效粒徑2～4mm，均勻系數(shù)：1.4，球形度不小于0.8，莫氏硬度：6-7，比重：大于或等于2.6t/m3，溶度：不超過3%。endprint

承托層：天然鵝卵石，厚度為500mm，5級(jí)級(jí)配。

氣水分布系統(tǒng)：采用“T”氣水分布?jí)K濾磚技術(shù)，濾磚能形成空氣反射內(nèi)腔，反沖洗時(shí)空氣與水混合后，從相鄰濾磚的間隙中強(qiáng)力噴出，將空氣與水均勻分布在整個(gè)濾池區(qū)域，確保整個(gè)濾池反沖洗無死角和盲區(qū)。濾磚位于反沖洗支氣管的上面，隔一排濾磚放置一根支氣管。氣水分布?jí)K內(nèi)腔接收空氣分配支管排出的空氣。

反沖洗系統(tǒng)：由于Denite 濾池進(jìn)水為下流式，與N2溢出方向相反，N2溢出時(shí)產(chǎn)生的氣阻大，3～4h就需要開啟反洗泵驅(qū)氮。而完整的反沖洗流程及設(shè)備配置與ABAF反硝化曝氣生物濾池類似。

4 兩種濾池比較

ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池主要的區(qū)別在于過濾介質(zhì)及進(jìn)水和出水的方向不同，兩種濾池各有優(yōu)缺點(diǎn)：

（1）陶粒濾料與石英砂相比，比表面積為同體積石英砂的2-3倍，易于微生物附著；孔隙率為石英砂的1.3-2.0倍；截污能力是石英砂濾料的1.5～2倍。與常規(guī)濾料相比，具有生物附著性強(qiáng)、水流流態(tài)好、反沖洗容易進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。

（2）反硝化過程產(chǎn)生的N2會(huì)使過濾產(chǎn)生氣阻，ABAF濾池進(jìn)水為上流式，與N2溢出方向相同，N2隨進(jìn)水溢出，不需要單獨(dú)驅(qū)氮；而Denite 濾池進(jìn)水為下流式，與N2溢出方向相反，N2溢出時(shí)產(chǎn)生的氣阻大，3～4h就需要開啟反洗泵驅(qū)氮，故能耗高，也會(huì)增加其它濾池的負(fù)荷和濾速。

（3）Denite 濾池采用淹沒式進(jìn)水避免ABAF濾池水流高位反堰跌落，造成濾池進(jìn)水充氧的弊端，提高了反硝化脫氮效果同時(shí)節(jié)省了碳源投加量；濾池冬季低溫期運(yùn)行，淹沒式進(jìn)水可避免由于ABAF濾池池水流高位跌落造成的水溫流失，保持較好的低溫反硝化效果[3]。

（4）濾料層厚度比深床濾池高，相同處理水量及濾速條件下，ABAF濾池可增加對高濃度廢水沖擊負(fù)荷的緩沖能力；在相同處理水量及濾料容積負(fù)荷下，ABAF濾池濾速可以更大，占地更小。

5結(jié)論

ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池均可顯著節(jié)約基建投資并減少占地面積，出水水質(zhì)較好，運(yùn)行費(fèi)用低，管理方便，特別是其模塊化結(jié)構(gòu)利于提標(biāo)改造和擴(kuò)建工程，近年來已成為水處理行業(yè)的主流工藝[1-2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]張杰，曹相生，孟雪征.曝氣生物濾池的研究進(jìn)展[J].中國給水排水，2002，18（8）：26-29.

[2]齊賓強(qiáng)，王占生.曝氣生物濾池在污水處理中的應(yīng)用[J].給水排水，2000，26（10）：4-7.

[3]沈曉玲，李大成，徐煥文.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].中國給排水，2010，26（4）：32-34.

作者簡介：譚貴娥（1981），女，碩士，項(xiàng)目工程師。本人主要從事市政污水污泥處理工藝設(shè)計(jì)工作及工程建設(shè)。endprint