反硝化深床濾池在市政污水深度處理中的研究進展

1、反硝化深床濾池在市政污水深度處理中的研究進展 摘 要反硝化深床濾池是將過濾和生物脫氮功能合二為一的處理單元，一池多用，具有占地面積小、出水水質(zhì)好、產(chǎn)泥量少，且自動化操作性強等特點。本文闡述了反硝化深床濾池的工藝機理和特點，以及濾料、掛膜與啟動、碳源投加控制系統(tǒng)等方面內(nèi)容，展望了反硝化深床濾池的發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵詞反硝化深床濾池；深度處理；市政污水 中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）31-0170-01 1 前言 近年來，隨著政府及環(huán)保部門對水污染控制的日益重視，部分沿海地區(qū)市政污水處理廠出水需提標至地表水準類標準，因此許多深度處理工藝應運而生。我國

2、大多數(shù)的市政污水處理廠采用A/O、A2/O等活性污泥法處理污水。但存在碳源不足導致脫氮效果差、出水NO3-N濃度高、COD和NH4+-N濃度不穩(wěn)定等問題。 市政污水處理廠二級出水含有一定的氮和磷，隨著排放量的增加，大量硝酸鹽排入水體，對飲用水水源造成嚴重污染，造成水體的富營養(yǎng)化。傳統(tǒng)的深度處理工藝對磷有較高的去除率，但對二級出水中硝酸鹽氮濃度的去除或降低無能?榱?導致TN的去除率很有限。反硝化深床濾池作為一種新型污水處理技術(shù)，已成為市政污水深度處理領(lǐng)域研究和應用的熱點。 2 反硝化深床濾池簡介 反硝化深床濾池實質(zhì)上是一種填充式的固定膜反應器。它是與給水過濾相結(jié)合的一種生物膜法廢水處理工藝，屬于

3、生物過濾技術(shù)。細菌和其它微生物以一層薄膜生長在固體介質(zhì)上，當流體在固體濾料上流過時，利用濾料的攔截和濾料上生物膜的生物降解雙重作用來將污染物加以去除。 2.1 系統(tǒng)組成 反硝化深床濾池系統(tǒng)組成如下： 濾料：均質(zhì)石英砂，圓形尺寸范圍為1.7-3.3mm。撐托填層：由五種規(guī)格的礫石交叉層分布，尺寸范圍為3-19mm。濾磚：“T”型氣水分布濾磚，提供超強的反沖洗氣水分配性能。反洗氣管：當濾池需氣洗時，反洗進氣管提供均勻的反沖洗氣分配。進水堰板：使濾池與反沖洗水槽分開，為進水和反沖洗出水的均勻分配提供條件?？刂葡到y(tǒng)：PLC可編程控制器，人機對話多界面顯示屏，可系統(tǒng)控制濾池內(nèi)部所有運轉(zhuǎn)設(shè)備。閥門：手動和

4、自動閥門控制水和氣的進出。碳源存儲和供給系統(tǒng)：一般為乙酸鈉，根據(jù)進入濾池的硝酸氮量來控制碳源投加量。反洗水泵：為濾池濾料的反沖洗和氮氣釋放系統(tǒng)提供反沖洗水。反洗風機：由羅茨鼓風機按設(shè)定的風量，通過整個濾池底盤輸入反沖洗空氣。其它設(shè)備：現(xiàn)場儀表、閥門、管道和驅(qū)氮系統(tǒng)等。 2.2 工藝機理 反硝化過程是多種酶和中間產(chǎn)物伴隨著電子傳遞和能量產(chǎn)生的生化反應過程，是以有機碳源作為電子供體，以硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮作為電子受體的氧化還原過程，反硝化過程涉及四步生化還原反應，NO3NNO2NNO N2ON2。反硝化過程中硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化是通過反硝化細菌的同化作用和異化作用完成的。 參與反應的反硝化細菌在自

5、然環(huán)境中非常普遍，反硝化細菌分為兩大類。一類是只將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2，包括無色桿菌屬等；另一類是含有反硝化的全部酶系，能將硝酸鹽還原為N2，包括生絲球菌屬等。其中大多數(shù)是兼性細菌，有分子態(tài)氧存在時，反硝化細菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N5+和作為能量代謝中的電子受體，O2-作為受氫體生成H2O和OH-，有機物作為碳源及電子供體提供能量并被氧化。 反硝化深床濾池的主要特點是其內(nèi)部為缺氧環(huán)境，不需要獨立的曝氣系統(tǒng)，生物膜中的優(yōu)勢菌種為缺氧反硝化菌，反硝化菌最合適的生存溫度為20-35。 3 研究進展 3.1 濾料的選擇 濾料是反硝化深床濾池工藝的核心，常用的是石英砂、生物陶粒、沸石等。在濾池濾料的選擇

6、方面，如鄭俊等以江蘇宜興污水處理廠的二級出水作為研究對象，對采用石英砂和陶粒作為濾料的下向流反硝化濾池進行中試試驗，結(jié)果表明兩種濾料對TN的去除率能達到90%以上。在濾料粒徑的選擇方面，Rebecca Moore等研究了尺寸范圍分別為1.53.5mm和2.54.5mm濾料對濾池處理效果的影響，結(jié)果表明小尺寸濾料比大尺寸濾料更有利于脫氮，但不適用于較高水力負荷環(huán)境。小粒徑濾料更有利于反硝化細菌掛膜，具有較好的脫氮效果。但小粒徑會使運行周期變短，不易清洗，反沖洗水量大等缺點。所以在濾料的選擇上應綜合考慮濾料的種類、粒徑等因素。 3.2 掛膜與啟動 反硝化深床濾池的啟動與一般生物膜法的啟動方式一致。

7、在反硝化深床濾池的掛膜啟動方面，周碧波等研究了反硝化濾池的掛膜與啟動過程，采用在設(shè)計流量下的自然掛膜方式，在投加碳源后25天掛膜成功，掛膜穩(wěn)定后對TN的去除率較高。孫迎雪等對反硝化濾池采用活性污泥接種掛膜，14天后掛膜成功，掛膜穩(wěn)定后對TN的去除率達到80%。相對自然掛膜而言，接種掛膜所需時間短，但自然掛膜所產(chǎn)生的生物膜更穩(wěn)定，在碳源充足和溫度適宜下，反硝化細菌繁殖較快。尋找經(jīng)濟、快速的啟動方式對污水處理廠的實際運行有較大的參考價值。 3.3 碳源投加控制系統(tǒng) 碳源的精確投加直接影響運行費用和反硝化深床濾池的脫氮效果。若碳源投加量不夠，則達不到反硝化預期效果；若投加過量，不但會增加系統(tǒng)的運行費

8、用，還使出水COD指標過高。碳源的投加量除了與進、出水硝態(tài)氮濃度有關(guān)，還與反硝化深床濾池進水溶解氧有關(guān)。碳源投加采用前后反饋復合環(huán)路投加控制，通過換算，精確控制碳源投加，保證濾池反硝化效果的同時避免因碳源投加過量引起出水COD過高的風險。 4 反硝化深床濾池的工程實例 目前，反硝化深床濾池與其它工藝組成組合工藝，大多運用在出水達到一級A標的污水處理中，很少用于出水水質(zhì)達到地表水準類標準的市政污水處理工程。部分國內(nèi)應用反硝化深床濾池出水執(zhí)行地表水準類標準工程實例如下： 溫嶺北城污水處理廠，處理規(guī)模：1.0×104，處理工藝：A2/O+二沉池+反硝化深床濾池+混凝反應沉淀池+超濾；溫嶺新

9、河污水處理廠，處理規(guī)模1.6×104，處理工藝：A2/O+二沉池+反硝化深床濾池+混凝反應沉淀池+超濾；玉環(huán)市污水處理廠：處理規(guī)模6.0×104，處理工藝：氧化溝+二沉池+高效沉淀池+反硝化深床濾池+超濾。 5 總結(jié) 反硝化深床濾池作為目前新型的污水深度處理工藝，具有投資少、占地省、同時具有去除懸浮物、脫氮和除磷的復合型功能、處理效率高等特點，尤其是能有效解決市政污水處理廠二級出水因硝酸鹽氮濃度過高而引起TN超標的難題。 根據(jù)目前反硝化深床濾池的研究和應用情況，后續(xù)研究的方向如下：開發(fā)高效廉價的無機輕質(zhì)濾料；開發(fā)新型經(jīng)濟安全的碳源；研究反硝化深床濾池生物膜的特點和快速啟動方式；開展反硝化作用微生物的分子生態(tài)學和分子生物學方面的研究，應用現(xiàn)代分子生物學技術(shù)，研究反硝化過程中微生物之間的相互關(guān)系和作用機制。 參考文獻 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(shù)，2015，34（5）：109-111. 2 譚新剛.改進的生物反硝化濾池在污水深度處理中的應用研究.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2007