淺析反硝化濾池在尾水深度凈化中的應用

劉志軍 孫 琳

（武漢中科水生環境工程股份有限公司 湖北武漢 430071）

引言

隨著國內環保要求日益提高，許多污水處理廠都面臨尾水深度凈化這一需求。很多尾水深度凈化工程需要將原污水處理廠的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A或B 標出水提升至穩定達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）V 類或IV 類標準，這其中總氮的去除是重點也是難點[1]，而且污水處理廠周邊往往用地緊張，可用于深度處理工程的用地較少。在這一背景下，脫總氮能力好，工程占地面積小的反硝化濾池工藝成為了污水處理廠尾水深度凈化的熱門工藝。

1 反硝化濾池的形式及原理

反硝化濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理系統，主要由池體、進出水系統、池內濾料和濾料反沖洗系統組成[2]，池體形式有傳統的鋼筋混凝土及新型的一體化集裝箱等多種形式，池內濾料通常為石英砂、沸石、生物陶粒等。

反硝化濾池的脫氮機理是利用附著生長在濾料表面上的反硝化菌通過反硝化反應把硝態氮轉換成氮氣完成脫氮反應過程，除磷主要依靠投加藥劑及填料的化學吸附。反硝化過程產生的氮氣會使污水繞竄于介質之間，這樣增強了微生物與水流的接觸，同時也提高了過濾效率。

2 反硝化濾池的優勢

反硝化濾池作為污水深度處理工藝不需要曝氣，運行水力負荷高，占地面積小，運行受自然環境影響較小，對總氮去除能力明顯，還可同步去除SS 和總磷，建設成本和運行費用均較低。采用一體化設備形式的反硝化濾池更是具備設備集成自控程度高，安裝靈活方便，場地適應性好，施工周期短的優勢。

3 反硝化濾池存在的不足

反硝化濾池在尾水深度處理領域的應用在許多方面具有優勢，但還存在以下問題和不足：

（1）污水處理廠尾水污染物濃度較低，營養物質較少，為保證填料內生物膜的生長往往需要外加甲醇、乙酸、葡萄糖等碳源[3]，這在一定程度上增加了運行成本和運行管理難度，還增加了出水COD 超標的風險。

（2）尾水深度凈化不同于常規的污水處理廠提標升級改造，出水指標更嚴格，通常執行的是地表水標準。污水處理廠尾水冬季總氮濃度普遍較高，而地表水標準中總氮指標嚴格且無季節之分，兩者差距較大。反硝化濾池運行水力負荷高，停留時間短，雖然去總氮效率比較高但也很難滿足實際工程出水需求。從國內相關案例來看，單一的反硝化濾池很難保證出水總氮穩定達到5mg/L 以下，這與《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）規定的V 類限值2mg/L 之間有一定差距。

（3）反硝化濾池停留時間短，濾料對總磷的化學吸附能力較差，整體除磷能力較弱，要保證工程出水總磷達標需額外投加PAC、PFC 等藥劑[4]，這在一定程度上也增加了建設和運行成本。

（4）反硝化濾池在持續運行過程中會不斷產生氮氣，少量氮氣能增強微生物與水流的接觸，但過多的氮氣會在填料層內形成“氣堵”。這會增加過濾阻力甚至發生過濾短流，影響出水水質，運行過程中需要定時驅氮，這也會在一定程度上增加了維護管理復雜程度。

（5）反硝化濾池運行一段時間后濾料層及底部布水管道易出現堵塞，造成過流能力下降及濾料短流，濾池內反硝化載體的分布也會不均勻，影響反硝化效率與質量，這就需要濾池定時進行反沖洗，而反沖洗過程也會影響濾料微生物膜的生長。這就導致反硝化濾池整體耐沖擊能力較差，對水量和污染物濃度變化的適應性比較弱。

4 反硝化濾池的發展方向

反硝化濾池在污水處理廠尾水深度處理領域有優勢也有一定問題和不足，未來在還需要在以下幾個方面進行提升：

（1）開發新型生物濾料，提升濾料的微生物掛膜能力、化學吸附能力和抗堵塞能力，增強系統的污染物去除能力和運行穩定性。

（2）開發新型的緩釋碳源、反沖洗技術及驅氮技術，降低運行成本和維護復雜程度，避免出水COD 超標。

（3）將反硝化濾池與其他曝氣生物濾池、人工濕地等處理工藝相結合，提升出水水質和耐沖擊能力，保證出水達標需求。

結語

隨著環保技術的發展，污水處理廠尾水深度凈化可選擇的工藝越來越多，競爭也越來越激烈。這其中，反硝化濾池因工藝停留時間短，占地面積小，建設運行成本較低，總氮去除能力好，具有良好的應用前景，但也面臨耐沖擊能力較差，出水較難完全滿足實際工程出水水質要求等問題，未來還有較大的發展和提升空間。