反硝化深床滤池性能测试及研究

王洪超,赵辉

摘  要

本文中通过对城镇污水处理厂反硝化深床滤池进行滤速测试及对调试过程中进、出水各项指标进行检测分析，探究SS及TN的去除能力及挂膜启动周期，为污水厂反硝化深床滤池的应急启动、过滤及脱氮性能提供依据。

关键词：反硝化深床滤池；挂膜调试；脱氮性能

反硝化深床滤池兼具生物脱氮及过滤功能于一体，是目前国际上普遍认可的脱氮与过滤并举的深度处理工艺。该工艺主要采用2~3mm石英砂介质作为滤料及反硝化生物的挂膜介质，可保证出水 SS 低于10mg/ L 以下。同时缺氧条件下，滤料层表面会附着生长大量反硝化生物菌，投加碳源后水中的硝酸盐氮（NO3-N）被石英砂表面的生物膜反硝化并转换为 N2 释放，由此而完成污水的反硝化脱氮。

此次启动调试反硝化深床滤池为我国北方某污水厂准Ⅳ类水提标工艺新建单体，前序二级处理采用AA/O+二沉池的生物处理工艺，所述反硝化滤池作为提标段TN的补充去除单元。利用本次挂膜启动及性能测试，希望通过滤池进、出水各项指标（包括DO、COD、硝态氮、TN、SS等）的检测，以探究反硝化深床滤池的过滤性能、挂膜周期及可达到的脱氮性能，为后续反硝化滤池的调试运行及工程应用提供一定的参考。

1 调试方案

1.1 工艺设计及参数

表1.1 反硝化深床滤池设计进、出水水质

项目名称	水温	DO	TN	SS	TP
进水水质（mg/l）	≥12℃	≤8	≤15	≤20	≤0.5
出水水质（mg/l）	/	/	≤8	≤8	≤0.3

该污水处理厂设计规模为5万吨/日，峰值系数1.38，滤池前序生物处理工艺采用AA/0+二沉池工艺，深度处理工艺为高效沉淀池。因高效沉淀池出水TP可实现稳定达标（≤0.3mg/l)，本次反硝化深床滤池出水测试及控制指标为 TN和SS。

1.2 调试内容

1）系统进水联动调试完成后，首先逐步提升水量，对反硝化滤池分别进行设计滤速和强制滤速下的水力负荷测试；

2）开始投加碳源启动挂膜，对进出水DO、COD、硝态氮、TN等指标进行分析，验证滤池挂膜程度摸索挂膜周期；

3）进一步提高碳源投加量，通过出水硝态氮、TN等数据进行合理分析，评判滤除的脱氮性能。

2 调试数据及分析

整个调试过程共分两个阶段，从进水连续运行开始，分别验证了在设计水量及峰值水量下的过滤性能、挂膜启动周期及总氮的去除性能。各阶段试验的详细内容介绍如下:

2.1过滤性能测试

污水处理厂实际进水量仅约4.5万/天，未达到滤池的设计水量负荷，测试期间通过超越阀门控制水量及滤池进水格数，分别对滤池设计滤速及强制滤速下的过滤能力进行了运行测试，相关数据如下：

表2.1过滤性能测试期间进出水SS数据

运行周期	进水流量（m3/h）	进水SS(mg/l)	出水SS(mg/l)	备注
4格滤池恒水位自动运行（6月4日11:00—6月7日8:00）	1449.3	10	3	单格滤池水量达设计滤速,反洗周期约69h
	1520.1	10	5
	1526.2	18	8
	1480.9	11	4
3格滤池恒水位自动运行（6月7日12：00—6月9日4：00）	1539.2	13	5	单格滤池水量达强制滤速,反洗周期约40h
	1517.2	11	5
	1511.9	12	6

滤池暂未启动挂膜及加药除磷调试，测试期间进水SS最高值达18mg/l时滤池可实现达标过滤运行，反洗周期可控，出水SS较为稳定。设计滤速下SS去除率为59.2%，强制滤速下SS去除率为55.6%。

2.2脱氮性能测试

挂膜调试期间采用乙酸钠碳源（25%），COD当量约20万mg/l，启动前首先通过控制进水量将待测试滤池进水量调整至设计流量。因项目调试期间正值雨季，实际进水水质远低于滤池设计进水水质，故本次滤池的挂膜启动及脱氮性能的测试均是在相对较低的浓度负荷下进行的。

表2.2脱氮性能测试期间进出水数据

日期	乙酸钠投加量	DO（mg/L)		CODCr（mg/L)		NO3-N（mg/L)		TN（mg/L)		TP（mg/L)		SS（mg/L)
	mg/l	进水	出水	进水	出水	进水	出水	进水	出水	进水	出水	进水	出水
7/24	64.8	6.65	2.72	12.6	13.1	5.87	5.6	6.12	5.98	0.07	0.05	13	4
7/25	55.2	6.55	1.87	13.4	12.9	6.02	5.43	6.25	5.72	0.05	0.02	18	7
7/26	106	6.39	2.56	13.6	11.2	4.35	3.15	5.14	4	0.04	0.02	10	4
7/27	103.4	6.27	1.74	17.6	13.1	5.55	3.8	6.03	4.46	0.1	0.05	9	2
7/28	172.1	6.7	1.81	17.4	12	5.45	3.07	6.28	4.1	0.13	0.03	11	3
7/29	191.2	6.54	1.45	16.8	14	5.17	4.26	6.2	5.6	0.1	0.08	5	2
7/30	165.4	6.43	1.43	17.2	14.4	6.1	1.4	6.47	2.9	0.13	0.06	8	3
7/31	165.2	6.44	1.54	16	13.8	6.9	1.7	7.28	3.49	0.13	0.04	10	3
8/1	188.7	6.51	1.47	13.6	10.4	7.2	1.0	7.56	3.03	0.11	0.05	9	3
8/2	139.6	6.35	1.44	16.3	14.6	3.71	1.39	4.16	2.25	0.14	0.04	12	6
8/3	180.9	6.22	1.32	20	14.2	4.85	0.1	5.46	0.75	0.15	0.05	9	3
8/4	196.4	6.8	1.41	17.8	10.4	5.7	未检出	6.57	0.2	0.15	0.07	10	4
8/5	180.9	6.69	1.52	19.4	9	6.05	未检出	6.91	0.18	0.11	0.03	7	5

挂膜初期为防止碳源穿透滤料层导致出水超标，乙酸钠投加量较低，7月25日滤池出水COD较进水无升高，表明外加碳源已全部被生物膜吸附利用。7月27日TN去除率进一步降低，出水DO稳定在2mg/l以内（因滤池出水堰跌落充氧导致出水DO偏高），反洗废水镜检显示生物胶团紧密、丝状菌丰度高，判断初步挂膜完成，反洗周期调设定24h，驱氮周期设定6h。

图2.1乙酸钠投加量及进出水TN曲线

如上数据显示，随着外加碳源投加量的逐步增加，TN去除率同步增加，因前序二级处理工艺段硝化反应进行彻底（氨氮低于0.1mg/l），测试后期反硝化滤池出水硝态氮无法检出，TN去除率达93%，测算该进水水质下总氮去除的容积负荷为0.385kgTN/m3.d。

3 结论

通过以上调试过程中的检测数据，我们得到了以下结论：

1、滤池进水在设计滤速6.55m/h和强制滤速7.85m/h下，滤池出水SS去除率均在55%以上，整体差距不大，但强制滤速下反洗周期较设计滤速下缩短约40%。

2、考虑启动挂膜调试前滤池已开始通水过滤运行，滤料中已截留大量微生物提高了挂膜速度，启动碳源投加后，仅需3天即可初步完成挂膜。同时调试期正值夏季，系统水温约20℃-22℃为微生物繁殖附着提高了良好的温度环境。

3、调试后期反硝化滤池TN去除率达93%，出水中硝态氮已无法检出，测试滤池的脱氮容积负荷为0.385kgTN/m3.d，受限于调试期间滤池进水TN浓度偏低，未能对滤池的极限脱氮负荷进一步探究。

4、本次调试案例中反硝化滤池前序工艺二沉池出水堰、高效沉淀池出水堰及滤池配水堰存在跌落充氧，进水溶解氧过高导致滤池碳源的反硝化利用率偏低，希望借此对实际工程中反硝化滤池的工艺选择和高程设计提供一定的参考。

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