反硝化深床滤池在钱塘江流域一级A提标项目中应用及运行效果

摘 要：海宁丁桥污水处理厂原有一、二期工程主体工艺为 SBR，三期工程主体工艺为 A2O，运行中出水 TN、TP 和 SS 达不到钱塘江流域要求的一级 A 排放标准。提标工程在现状流程后增加反硝化深床滤池深度处理工艺以强化脱氮除磷及去除 SS。实际运行时因进水溶解氧几近饱和，脱氮消耗的外加碳源远大于理论值，所以不再外加碳源，出水水质也能达到一级 A 排放标准。出水TP、TN、SS、NH3 － N、BOD5 和 COD 最大浓度分别为 0． 31、12． 70、7． 00、3． 05、6． 0、43． 7 mg /L，平均去除率分别为 40． 11% 、6． 20% 、35． 03% 、69． 32% 、33． 33% 、14． 08% ，表明反硝化深床滤池去除总氮效果一般，但对 TP、SS、NH3 － N 的去除效果很好。

关键词：反硝化深床滤池; 一级 A 提标; 运行效果

钱塘江水系为浙江省八大水系之首，为保护钱塘江的区域水环境，《浙江省地面水环境保护功能区划分》要求其达到Ⅲ类水体的水质标准。《浙江省环境保护“十二五”规划》提出“加快推进污水处理设施提标改造，新建、在建城市污水处理厂配套建设脱氮除磷设施，太湖流域、钱塘江流域城镇污水处理设施执行一级 A 标准，其他地区城镇污水处理设施执行一级 B 标准”的指导意见。在此背景之下，对属于钱塘江流域的海宁丁桥污水处理厂进行升级改造，出水水质由一级 B 提升至一级 A 排放标准。

1 工程概况

海宁丁桥污水处理厂现状设计规模为 15万 m³ /d，分为一、二期工程和三期工程两个系统，设计出水水质为一级 B 标准。一、二期设计规模为10 万m³ /d主体采用 SBＲ 工艺; 三期工程设计规模为 5万 m³/d，主体采用 A2O 工艺。

升级改造前，海宁丁桥污水处理厂主要面临以下问题: ① 一、二期工程主体采用 SBＲ 工艺，由于滗水器出水易虹吸，出水水量极不稳定，峰值流量超过平均流量的 1． 5 倍以上，严重影响了后续处理单元的运行，尤其是影响现有终沉池的泥水分离效果，出 水 SS 超标较严重。② 一、二期 SBＲ 工艺出水水质不稳定，脱氮效果较差。③ 三期工程 TN、SS 不能稳定达到一级 A 排放标准。

该工程面临时间紧、不能停水、水力高程受限等问题，对现有生化系统，尤其是一、二期 SBＲ，进行强化除磷脱氮的改造困难重重。反硝化深床滤池同时具有反硝化脱氮、过滤去除 SS 和 TP 的作用，在一级A 提标项目中应用较多，在现有流程后新建反硝化深床滤池，既不影响现状污水处理厂的运行，又能比较快速地实现提标目标。

因此海宁丁桥污水处理厂对一、二、三期工程采用深床反硝化滤池深度处理工艺进行一级 A 提标改造。

2 反硝化深床滤池工艺设计及运行参数

2. 1 工艺设计

设计规模为 15万 m³ /d，总变化系数为 1． 3，设计水温为 12 ℃。滤池设计进、出水水质见表 1。

深床反硝化滤池在现状一级 B 出水后增加，这部分工艺流程见图 1。

反硝化深床滤池主要设计参数如下:

① 反硝化滤池

分 9 格，单格平面尺寸为 3． 56 m × 32． 11 m，平均滤速 为 6． 83 m /h; 反硝化容积负荷为 0． 673 kgNO －3 － N/( m³ ·d) ; 空床滤料有效容积为 2 230 m³，滤池出水设置气动调节蝶阀。采用石英砂滤料，粒径为 2 ～ 4 mm，滤床深度为2． 44 m，承托层为天然鹅卵石，粒径为 3 ～ 38 mm，承托层深度为 0． 45 m，下向流，进水和反冲洗反向。布水布气系统采用滤砖和不锈钢穿孔管。

② 反冲洗系统

设置清水池1 座，有效容积为876 m³，配置反冲洗潜水泵 2 台( 1 用 1 备) ，流量为 1 675 m³ /h，扬程为 113 kPa，功率为 90 kW。设置鼓风机房 1 座，平面尺寸为 12 m × 9． 6 m，配置反冲洗罗茨鼓风机 3 台，风量为 104． 5 m³ /min，风压为 82． 7 kPa，功率为 200 kW。

③ 反冲洗废水

反冲洗废水池有效容积为 876 m³，满足 2 格同时反冲洗储存水量要求。配置反冲洗排水泵 2 台 ( 1 用 1 备) ，流量为 348 m³ /h，扬程为 80 kPa，功率为 15 kW。

④ 加药系统

本工程利用现状工程混凝沉淀池的 PAC 投加系统进行絮凝剂投加。改造现状加药间，在提升泵后管道投加液体乙酸钠。采用 25% 浓度的商品乙酸钠溶液，该溶液COD 当量为 220 000 mg /L，设计最大投加量为 50 mg /L，最大日为 34． 08 m³ /d，稀释至 15% 后投加。设置 4 台数字计量泵( 2 用 2 备) ，流量为 0 ～ 1 500 L /h，扬程为 400 kPa，功率为 0． 75 kW。

2. 2 运行参数

深床反硝化滤池采用变水位运行，滤床最大设计水头损失为 25 kPa，滤料以上运行水位为 1． 2 ～ 2． 4 m。冲洗周期约 36 ～ 48 h，驱氮周期根据水质情况确定为 4 ～ 6 h。

反冲洗方式: 滤池采用自动反冲洗，反冲洗程序根据滤池单池水头损失或时间来控制，也可进行手动控制。气反冲洗强度为 110 m /h; 气水反冲洗强度: 气 110 m /h，水 14． 7 m /h; 水反冲洗强度为 14．7 m /h; 每格反洗水量为 334m³/d。同一格滤池二者不同时进行。

3 反硝化深床滤池运行效果分析

2017 年 2 月—5 月，对反硝化深床滤池进行运行调试。调试期间投加碳源液体乙酸钠，调试期结束后不再加药，运行至今。

3. 1 投加乙酸钠进行反硝化脱氮运行效果

运行调试期间，乙酸钠投加量为 3． 4 ～ 30． 6 t /d不等，不同投加量下的 TN 去除效果见表 2。

从表 2 可知，本工程出水的硝态氮比较平稳，并没有因乙酸钠投加量增加而有明显的减小。在生物脱氮工艺中，COD/NO －3 － N 是一个重要的设计参数，它表征了去除硝酸盐所需要的可利用的有机物量。以乙酸钠为碳源时，单位 NO －3－ N 去除量的COD 投加量为 3．66。本工程深床反硝化滤池进水为二级生化出水，调 试 运 行 期 间 ΔCOD/ ΔNO －3 － N平均值约 15． 68。碳源利用率较低的原因与进水溶解氧含量过高有关。一方面，本工程进水 COD 最高达到 800 mg /L 以上，为去除 COD，SBＲ生物池曝气量大，且出水溶解氧比较高; 另一方面，本工程采用变水头过滤，滤池进水存在最大 1．2 m 的跌水，客观上起到了跌水曝气的效果，使得滤池进水中的溶解氧处于饱和状态，这些溶解氧需要消耗大量的外加碳源才能形成反硝化所需要的缺氧状态，从而限制了滤池反硝化脱氮的能力。

3. 2 没有外加碳源的运行效果

本工程实际运行时不再外加碳源，2018 年 1 月—7 月的运行数据见表 3。

由表 3 可知，出水 TP、TN、SS、NH3 － N、BOD5 和 COD 最大质量浓度分别为 0． 31、12． 70、7． 00、3． 05、 6． 0、43． 7 mg /L，平 均 去 除 率 分 别 为 40． 11% 、 6． 20% 、35． 03% 、69． 32% 、33． 33% 、14． 08% ，表明滤池去除总氮效果一般，但对 TP、SS、NH3 － N 的去除效果很好，出水水质接近地表水准Ⅳ类指标。

4 结论与建议

① 本工程反硝化深床滤池实现了脱氮除磷和降低 SS 的工程目标，出水水质能够稳定达到一级 A标准，并且接近地表水Ⅳ类水质指标。

② 反硝化深床滤池可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切换。

③ 本工程中，反硝化深床滤池除了除磷脱氮和去除 SS 以外，对 COD 也有约10% 的降解能力，且出水水质稳定。

④ 今后的运行中，如要进一步降低出水 TN，建议通过调节滤池出口气动调节蝶阀的开度，用阀门阻力逐渐减小的方法，克服滤层中增加的水头损失，实现恒水位过滤，控制跌水高度，降低进水溶解氧的含量，节约外加碳源的投加量。

⑤ 如要进一步降低出水 SS 和 TP，建议前端混凝沉淀池增大 PAC 投药量，同时适当缩短反硝化深床滤池反冲洗间隔时间。