Denite反硝化深床滤池在无省略水处理厂四期工程深度处理中的应用杨兴豹

城镇污水脱氮除磷技术路线与工艺方案研究水工业市场2010年第9期Denite®反硝化深床滤池在无锡芦村污水处理厂四期工程深度处理中的应用2007年5月，太湖流域发生无锡供水危机和蓝藻暴发重大水污染事件之后，太湖流域所在省(市)全面加强水污染源的治理，中央和地方环境保护部门要求太湖流域城镇污水处理厂严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A排放标准(简称一级A标准)。对于太湖流域城镇污水处理厂，出水TN常年稳定达标是昀大的难题，除了强化生物脱氮除磷系统对内部碳源的利用效率和提高反硝化效率之外，外部投加碳源进行反硝化是必要的稳定达标把关措施。无锡市芦村污水处理厂是太湖流域具有代表性的污水处理厂，一至三期工程设计规模20万m3/d。保证TN的稳定达标是昀大的挑战，活性污泥系统中碳源的不足是主要原因，外加碳源非常必要，因此三期工程中在AAO工艺的缺氧段设置碳源投加点以保证TN的达标排放。为更精确地进行碳源投加控制，四期工程在二沉池出水后设置了反硝化深床滤池，滤池在温度较高时作为滤池使用，而在低温时通过外加碳源实现反硝化功能，作为TN达标的把关技术，同时通过微絮凝直接过滤技术，保证TN、SS和TP的同时稳定达标，有效地解决了芦村污水处理厂的现有问题。反硝化深床滤池可以实现截留SS、反硝化去除TN和微絮凝化学去除TP的功能，在国外有大量的成功应用实例。为验证其在太湖流域污水处理中的效果，水环纯STS公司在无锡芦村污水厂做了中试以验证其效果。一、中间试验中试试验原水为活性污泥法后的二级沉淀工艺出水，经泵提升至中试装置。芦村中试装置：中试设备为圆柱体，内径406mm，卵石承托层厚度500mm，石英砂滤料层高度1830mm，滤料容积0.23m3，滤料粒径2~4mm。中试试验装置试验流程见图1。试验期间水量为720L/h，滤文/杨兴豹1　李激2　阚薇莉3　赵欣萍3　唐骋彪2　陈宇2　张超1（1水环纯水务技术[上海]有限公司STS上海201204；2无锡市排水总公司　无锡　214023；3中国市政工程华北设计研究院　天津　300074）图1　Denite®工艺流程示意图专题水工业市场2010年第9期速5.56m/h，中试效果见图2和图3。水样由国家城市给水排水工程技术研究中心驻芦村污水处理厂化验室化验分析。从图2和图3看出，Denite®在运行过程中具有优异的反硝化效果，其中试要求达到了设计要求，中试效果可归结如下：以二级出水为原水，在设计水力负荷情况下，经Denite®滤池反硝化后，NO3-N和TN去除效果非常明显，出水TN优于一级A标准。出水NO3-N稳定在4mg/L以下，进水TN在14－24mg/L时，出水TN稳定在5mg/L以下。综上所述，Denite®反硝化滤池脱氮效果满足工程设计要求。二、反硝化深床滤池简介反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元，其部分特点如下：为保证气水分布均匀及强力气水反冲，滤池采用气水分布滤砖技术，滤砖为“T”型，以便形成空气反射内腔，反冲洗时空气与水混合后，从相邻砖的间隙中强力喷出，将空气与水均匀分布在整个滤池区域，且终身免维护和更换，无易损易耗件。气水分布块独特的设计使其具有不堵塞、不老化和不腐蚀的特点，具有终身免维护功能。滤料表面为高强度的石英砂，滤料粒径2～4mm、球形度0.8～0.9，其均匀度、球形度、莫氏硬度、比重和酸溶度等指标也均有严格的要求，其性能参数应满足AWWA的相应标准。由于这些特点，滤料不磨损，不跑砂，具有终身无需补料的特点。在外加碳源情况下，则为具有反硝化功能的反硝化深床滤池，可以去除TN、SS和TP。在取消外加碳源情况下，则为深床滤池，可以同时去除SS和TP。经过国内外几十年的工程应用，此技术可保证TN≤3mg/L、SS≤5mg/L、TP≤0.3mg/L和浊度≤2NTU，反冲洗耗水率为2～4%，通常可做到约2%。三、芦村污水厂四期工程深床反硝化滤池工程设计设计规模5万m3/d，变化系数1.2，水温12℃。设计进出水水质见表1。二沉池经进提升泵房提升后送入机械混合池。混合池分为串联的2格，单格尺寸L×B×H(有效水深)=2.4m×2.4m×4.0m。每格设置机械搅拌机一台，功率P=7.5kW。混凝剂投加在第一格混合池，碳源投加在第二格混合池。滤池分4格，单格L×B=26.83m×3.56m，设计滤速5.45m/h，昀大时滤速6.54m/h。设置反冲洗水泵2台，一TNSSTPCODcrBOD5进水mg/l202025010出水mg/l15100.55010表1　滤池进出水水质设计一览表城镇污水脱氮除磷技术路线与工艺方案研究水工业市场2010年第9期用一备，每台Q=1400m3/h，H=9m，P=75kW。设置反冲洗风机3台，两用一备，每天Q=4363m3/h，H=71kPa，P=132kw。滤池所需碳源暂采用乙酸钠。设计增加一套甲醇投加系统，由一套乙酸钠储罐、两台投加计量泵（一用一备）和电磁流量计等组成。五、工程调试Denite®反硝化滤池从2010年5月27日早晨投加乙酸钠，但后来发现乙酸钠投加系统管路有问题，乙酸钠未投加到机械混合池内。5月31号中午11:20才开始正式投加乙酸钠。6月2日上午8:00水样表明在进水TN为13.9mg/l、进水NO3-N为11.8mg/L时，出水TN为3.56mg/L、NO3-N为2.68mg/L，进水SS为5~10mg/L，出水SS一直未检出。表明该滤池调试成功，尤其是反硝化功能仅2天就调试成功。6月4日上午进行反冲洗，距上一次5月25日反冲洗为10天。6月9日下午3:00停止投加乙酸钠。从表2可以看出，1、只要碳源投加量合适，出水TN可以稳定的保证在5mg/L以下。2、只要混凝剂适量，出水SS可以稳定保证在5mg/L以下。6月7日出水SS为7mg/L，出水中有明显的色度，说明混凝剂投加过量。3、只要混凝剂投加适量，可保证出水TP在0.5mg/L以下。综上所述，该滤池启动速度快，可以保证TN、TP和SS达到一级A标准。此外，当进水SS较低或水量较少上，反冲洗周期可大大延长。调试启动后，第一次反冲洗间隔距上一次达10天就充分证明了这一点。这意味着Denite®反硝化滤池废水排放率低，可以降低反冲洗废水的处理费用。六、建议1、Denite®反硝化滤池反硝化功能启动快，可以稳定保证TN、TP和SS达到一级A标准，且根据进水水质确定是否投加碳源，实现过滤功能和反硝化功能的相互转换。2、Denite®反硝化滤池反冲洗废水率低，可以有效降低反冲洗废水的费用。3、Denite®反硝化滤池池体本身无易损易耗件，无须补砂，池体终身免维护。4、建议在增加自控程序后在今后长期运行过程中持续核算反冲洗耗水率和脱氮除磷及去除SS效果。表2　Denite®反硝化滤池调试期间数据表注：1、“—”表示未检测。　　2、应污水处理厂要求，6月5日到8日降低乙酸钠投加量，导致反硝化的碳源不足，故反硝化效果降低，出水TN偏　　　　　高，8日下午提高乙酸钠投加量。