毛華峰，江建國(guó)

（江山市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，浙江 江山 324100）

近年來(lái)，國(guó)家環(huán)境水質(zhì)保護(hù)要求日益提高。十九大報(bào)告提出要實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，同時(shí)推出美麗中國(guó)四大舉措：創(chuàng)造優(yōu)美生態(tài)環(huán)境，推進(jìn)綠色發(fā)展、著力解決突出環(huán)境問(wèn)題、加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度。

隨著國(guó)家水質(zhì)要求的提升，城鎮(zhèn)污水集中處理的出水標(biāo)準(zhǔn)從原有的一級(jí)B提高到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。排放水質(zhì)參數(shù)如表1所示。

1 傳統(tǒng)的提標(biāo)改造工藝方法

傳統(tǒng)的提標(biāo)改造工藝方法有：通過(guò)增加預(yù)處理工序和生化處理工序的強(qiáng)度，提高預(yù)處理和生化處理停留反應(yīng)時(shí)間，從而達(dá)到降低出水化學(xué)需氧量（COD）的目標(biāo)；在原有的好氧池前端增加缺氧區(qū)，利用缺氧反應(yīng)提高總氮的去除效率，從而達(dá)到降低出水總氮（TN）的目標(biāo)；提高生化處理工序的停留反應(yīng)時(shí)間，增加生化處理效果，同時(shí)增加PAC（聚合氯化鋁）等化學(xué)藥劑同步化學(xué)除磷，從而達(dá)到降低出水總磷（TP）的目標(biāo)；提高預(yù)處理工序的曝氣除砂和格柵細(xì)度，后續(xù)增加PAC等絮凝劑投加量以及過(guò)濾精度，從而達(dá)到降低出水懸浮物（SS）的目標(biāo)。

表1 排放水質(zhì)參數(shù)

傳統(tǒng)的提標(biāo)改造工藝路線存在以下缺點(diǎn)：占地面積大，運(yùn)行費(fèi)用高；原有生化系統(tǒng)停水改造，停運(yùn)周期長(zhǎng)，環(huán)保壓力大；工藝管道復(fù)雜，安裝周期長(zhǎng)；運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，成本較大。

2 深床反硝化濾池工藝特點(diǎn)

2.1 深床過(guò)濾機(jī)理

深床反硝化濾池工藝的過(guò)濾機(jī)理包括隔濾、沉淀或相互碰撞、截留、黏附和絮凝，如圖1所示。

圖1 深床反硝化濾池工藝的過(guò)濾機(jī)理

2.2 反硝化機(jī)理

深床反硝化濾池工藝技術(shù)，是在缺氧環(huán)境中，在濾料表面掛膜生成大量反硝化生物菌群，污水中的硝酸鹽、亞硝酸鹽在反硝化生物菌群作用下，還原成氮?dú)猓∟2）釋放出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)污水的反硝化脫氮過(guò)程。由于反硝化過(guò)程中不斷產(chǎn)生氮?dú)猓鄣牡獨(dú)庖詺馀菪问綇乃幸莩?，相?dāng)于對(duì)水流產(chǎn)生連續(xù)攪動(dòng)，顯著增加生物菌群與水流的接觸，提高反硝化和過(guò)濾效率。同時(shí)，石英砂濾料可以截留大部分懸浮物，達(dá)到降低懸浮物的作用。反硝化生物細(xì)菌在缺氧的條件下，利用有機(jī)物（如甲醇）作為電子供體來(lái)還原硝基氮，因此需要添加適當(dāng)數(shù)量碳源（如甲醇、乙酸）來(lái)保證反硝化生物細(xì)菌的正常生物活性。反硝化反應(yīng)如式（1）所示。

深床反硝化濾池同時(shí)集成了深床濾池的缺氧池的反硝化和過(guò)濾原理，一池多用。添加適當(dāng)?shù)奶荚春托跄齽┖螅梢酝饺コ齌N、TP、SS，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到：TN降低到5 mg/L，SS降到1 mg/L，TP降至0.3 mg/L。其完全滿足城鎮(zhèn)污水處理廠出水提標(biāo)要求[2]。

3 深床反硝化濾池試驗(yàn)流程

3.1 工藝流程（見(jiàn)圖2）

圖2 深床反硝化濾池工藝流程

3.2 工藝設(shè)備選擇

主要組件包括池體構(gòu)筑物、氣水分布系統(tǒng)、過(guò)濾介質(zhì)和濾料承托層。

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

氣水分布系統(tǒng)：采用T型氣水分布?jí)K濾磚技術(shù)，反沖洗不銹鋼主、支氣管，淘汰了長(zhǎng)柄濾頭和濾板，無(wú)易損易耗件。

過(guò)濾介質(zhì)：石英砂濾料，濾床高度約1.8 m，有效粒徑2～4 mm。

濾料承托層：總厚約500 mm，鵝卵石五種級(jí)配分布。

4 深床反硝化濾池試驗(yàn)過(guò)程

4.1 生物掛膜階段

在深床反硝化濾池中，先加入?yún)捬醭匚勰嗉把b置廢水進(jìn)行細(xì)菌馴化初步培養(yǎng)。初始馴化培養(yǎng)時(shí)，污泥及污水以低濾速在深床反硝化濾池內(nèi)循環(huán)，然后開(kāi)始小流量進(jìn)水，促使深床反硝化濾池中濾料的掛膜。

4.2 投加碳源階段

當(dāng)深床反硝化濾池內(nèi)細(xì)菌濃度達(dá)到要求時(shí)，使用甲醇或乙酸作為外加碳源，并通過(guò)進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確定工程反硝化最優(yōu)工藝條件。

4.3 投加絮凝劑階段

以上一階段為基礎(chǔ)，在深床反硝化濾池前端進(jìn)水中，按照（10～15）×10-6mg/L的比例，投加PAC、硫酸鋁絮凝劑，并通過(guò)進(jìn)出水中懸浮物數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確定工程絮凝劑投加數(shù)量的最優(yōu)工藝條件。

5 深床反硝化濾池試驗(yàn)結(jié)果

5.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，深床反硝化濾池工藝技術(shù)，在投加碳源和（10～20）×10-6mg/L的PAC或者硫酸鋁絮凝劑前提下，系統(tǒng)出水TN、TP、SS、COD水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，完全符合一級(jí)A出水水質(zhì)要求，深床反硝化濾池工藝技術(shù)完全適用于城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造。

TN去除率達(dá)90%，去除量可以達(dá)到15 mg/L，出水TN可穩(wěn)定控制在10 mg/L以內(nèi)。反硝化生物菌群把NOx-N轉(zhuǎn)換成N2完成脫氮反應(yīng)過(guò)程，作為后置反硝化濾池，在前端硝化反應(yīng)較完全的情況下，可穩(wěn)定做到出水TN小于5 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期效果。

TP去除率達(dá)到70%，去除量達(dá)到0.70 mg/L左右，投加PAC等絮凝劑后，水中SS得到有效去除，而SS含有氮、磷及其他重金屬物質(zhì)，這樣TP去除量也相應(yīng)增加，出水總磷可穩(wěn)定控制在0.3 mg/L以內(nèi)，達(dá)到出水總磷提標(biāo)要求。

SS去除率達(dá)到55%，出水SS能夠穩(wěn)定控制在3 mg/L以內(nèi)。配合適當(dāng)?shù)男跄瘜W(xué)處理，完全達(dá)到出水SS小于5 mg/L（通常SS＜2 mg/L），達(dá)到出水懸浮物SS的提標(biāo)要求。

COD去除率達(dá)25.9%，投加PAC等絮凝劑后，水中SS得到有效去除，而固體懸浮物含有氮、磷及其他重金屬物質(zhì)，這樣COD的去除量也相應(yīng)增加，出水COD能夠穩(wěn)定控制在32 mg/L以內(nèi)，完全達(dá)到出水COD小于50 mg/L的提標(biāo)要求。

5.2 深床反硝化濾池工藝及其優(yōu)勢(shì)

深床反硝化濾池工藝，是一種集生物脫氮和過(guò)濾功能于一體的處理單元，采用特有的濾磚布水布?xì)庀到y(tǒng)和均勻的石英砂濾料，允許固體雜質(zhì)透過(guò)濾床表面，深入濾料，達(dá)到整個(gè)濾池縱深截流固體物的優(yōu)異效果，利用化學(xué)加藥微絮凝過(guò)濾技術(shù)可有效除磷，共同作用使出水達(dá)到提標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

傳統(tǒng)提標(biāo)改造工藝路線具有占地面積大、運(yùn)行費(fèi)用高、建設(shè)周期長(zhǎng)、工藝管道復(fù)雜、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜等缺陷。與之相比，深床反硝化濾池工藝具有投資少、建設(shè)周期短、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)論

通過(guò)三個(gè)月的試驗(yàn)，深床反硝化濾池系統(tǒng)出水TN、TP、SS、COD水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定，完全符合一級(jí)A出水水質(zhì)要求。采用乙酸作為碳源的運(yùn)行費(fèi)用為0.045元/m3，除磷藥劑采用PAC的運(yùn)行費(fèi)用為0.030元/m3（TN、TP去除量分別為5 mg/L、1 mg/L），藥劑綜合成本為0.075元/m3。相比其他工藝而言，深床反硝化濾池工藝在城鎮(zhèn)污水處理廠的應(yīng)用可行性較高，可作為提標(biāo)改造工程的首選工藝。

參考文獻(xiàn)

1 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB18918-2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

2 江山市鹿溪污水處理廠.江山市鹿溪污水處理廠出水提標(biāo)試驗(yàn)報(bào)告[R].江山：江山市鹿溪污水處理廠，2014.