金坛某污水处理厂反硝化深床滤池中试研究

金坛某污水处理厂反硝化深床滤池中试研究

侯云建

江苏优联环境发展有限公司 江苏省南通市 226001

摘要：金坛某污水处理厂深度处理工艺采用反硝化深床滤池进行中试研究。反硝化深床滤池中试系统进水投加醋酸钠、醋酸、PAC和助滤剂。中试过程经历三个过程，中试研究用于评估系统反硝化脱氮能力和低温环境脱氮能力，研究不同碳源的脱氮效果，评估系统同时化学除磷、反硝化脱氮和过滤的能力，温度对反硝化的影响。历经2个半月的运行，中试研究获得良好的运行效果。

关键字：中试系统、反硝化深床滤池、醋酸钠、醋酸、总氮、PAC、助滤剂

前言

中试过程经历三个运行阶段：（1）投加醋酸钠和助滤剂，进行过滤和反硝化脱氮；（2）投加醋酸钠和PAC，进行过滤、反硝化和除磷；（3）投加醋酸和PAC，进行过滤、反硝化和除磷。实验其间经历严寒天气。

2016年1月初中试研究开始，至3月底，系统自动运行2个多月。

1. 背景介绍

   1. 二级处理工艺

金坛某污水处理厂现状工艺包括一级处理、二级处理和深度处理工艺，二级处理主工艺为A/A/O工艺和二沉池，二级处理出水经二级提升泵站提升进入曝气生物滤池和活性砂滤池处理。二级处理工艺对COD、BOD5、NH3-N处理效果较好，通过在A/A/O缺氧区投加甲醇，前置反硝化来增强对总氮的处理，但出水总氮不能稳定达标；深度处理曝气生物滤池处于停滞状态，在活性砂滤池前投加PAC，活性砂滤池进行化过滤和化学除磷，出水SS和TP满足排放要求。

现有工艺不能确保总氮达标，现状深度处理技术不具备后置反硝化脱氮功能。采用反硝化深床滤池系统进行中试研究能够为金坛第一污水处理厂重建选择合适的深度处理工艺提供技术参考。

1. 2. 反硝化深床滤池中试系统进出水水质

反硝化深床滤池中试系统进水水源为二次提升泵泵池。

中试系统进出水水质，见表4：

表4中试系统进水水质

说明：反硝化深床滤池出水总氮能够控制在3mg/L以下，本中试总氮控制浓度为小于10mg/L。

2. 实验方法核材料

   1. 中试系统介绍

深床滤柱安装粗粒均质石英砂滤料作为过滤介质，采用双层滤砖作为配水配气系统。污水厂MSBR工艺出水经提升泵泵送至中试系统顶部进入滤池，进水管路设置药剂投加点和管道静态混合器，醋酸钠和助滤剂经计量泵定量投加至滤池进水。污水再重力作用下通过滤料，悬浮物被滤料截留，附着生长在滤料表面的反硝化细菌消耗碳源将硝基氮转化为氮气。

全自动深床反硝化滤池中试系统一座，系统包括：滤柱、进水单元、出水单元、水反冲单元、空气反冲单元、排水单元、检测仪表、投加单元、管路及阀门、配电及控制系统等，所有设备和材料安装在一个集装箱内。

系统配备完善的在线仪表，自动检测进出水水质数据、流量数据和液位数据等，控制系统采集数据并进行分析，自动控制中试系统的过滤和反硝化过程、氮气释放过程、气水反冲过程和碳源精确投加。

1. 2. 运行参数，见表5：

表5 运行参数表

1. 3. 实验过程

表6 中试阶段

3. 结果与讨论

在线水质检测仪表检测数据主要用于中试系统的运行管理、参数调节和故障分析。数据分析只对实验室检测数据进行分析。

1. 1. 总氮脱氮效果分析

1. 第一阶段中试系统进出水总氮浓度

第一阶段进出水总氮去除率见下表：

表7 第一阶段总氮去除率

表8 第一阶段极寒天气总氮去除率

表8 第一阶段扣除极寒天气总氮去除率

2. 第二阶段中试系统进出水总氮浓度

第二阶段进出水总氮去除率见表9：

表9 第二阶段总氮浓度去除率

第三阶段进出水总氮去除率见表10：

表10 第三阶段总氮浓度去除率

三个阶段，进水总氮平均浓度为10.9mg/L，出水总氮平均浓度为5.64，总氮平均降低5.26mg/L。

1. 2. 总磷去除效果分析

1. 第一阶段中试系统进出水总磷浓度

第一阶段进出水TP去除率见表11：

表11 第一阶段总磷去除率

2. 第二阶段中试系统TP浓度

第二阶段进行化学除磷，总磷去除率见表12：

表12 第二阶段总磷去除率

3. 第三阶段投加醋酸并进行化学除磷，总磷去除率见表14：

表14 第三阶段总磷去除率

4. 进行化学除磷，进水平均TP浓度为0.788Mg/L，出水平均TP浓度为0.334mg/L，平均TP浓度降低0.454mg/L。

1. 3. 悬浮物（SS）去除效果分析

反硝化深床滤池中试系统，悬浮物来源有：污水进水中的SS、投加PAC产生的含磷颗粒和反硝化产生的生物淤泥。

1. 第一阶段投加醋酸钠和助滤剂， SS去除率见表15：

表15 第一阶段SS去除率

2. 第二阶段投加醋酸钠和PAC， SS去除率见表16：

表16 第二阶段SS去除率

3. 第三阶段投加醋酸和PAC， SS去除率见表17：

表17 第三阶段SS去除率

1. 4. COD的去除效果分析

反硝化深床滤池前段投加碳源即向污水中补充COD，运行良好的反硝化深床滤池系统，精确投加的碳源被微生物充分利用，用于反硝化脱氮和微生物生长，实验室检测COD表现为进出水COD浓度相当，或出水COD浓度略低于进水COD浓度。本中试研究实验室检测进出水COD浓度

进出水COD浓度去除率见表18：

表18 COD去除率

1. 5. NH3-N的去除效果分析

反硝化深床滤池对可溶性的NH3-N没有去除能力。

进出水NH3-N浓度去除率见表19：

表19 NH3-N去除率

出水NH3-N平均浓度较进水降低0.083mg/L，NH3-N的去除量很少。

4. 结论

1. 反硝化深床滤池中试系统应用于金坛第一污水处理厂深度处理，出水总氮、总磷和悬浮物均满足一级A排放要求。

2. 醋酸钠和醋酸作为碳源，均具有较好的脱氮效果。

3. 碳源精确投加控制确保投加的碳源被充分利用

4. 极寒天气对反硝化脱氮影响较大。

5. 冬季采用醋酸钠或醋酸作为碳源，活性良好。

6. 化学除磷过程不影响反硝化脱氮效果，化学除磷缩短过滤周期。

5. 建议

1. 极寒天气应该适当降低反硝化深床滤池系统的表面负荷。

2. 考虑极寒天气影响，反硝化深床滤池的平均滤速不得高于5.0 m/h。

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