污水厂提标改造中的反硝化滤池工程设计与调试

摘 要：国家对环境保护的重视程度不断加强，其中污水厂的排放标准明显提高，对现有污水厂提标改造，成为必须开展的工程。文章首先分析了反硝化滤池的系统组成和运行原理，然后通过实际案例对提标改造方案进行了介绍。

关键词：反硝化滤池；提标改造；工程设计；调试

在污水处理工艺中，反硝化滤池的应用历史较长，最初出现在上个世纪70年代，主要用于颗粒悬浮物的清除。随后反硝化滤池的建设数量不断增加，能够明显提高出水水质，成为污水处理的重要技术手段之一。

1 反硝化滤池的系统组成和运行原理

对反硝化滤池的组成主要包括滤料、砾层、滤砖、堰板、阀门、反冲洗泵、仪表管路、控制系统、碳源投加系统等，既具有过滤功能，又具有生物脱氮功能。其中，滤料能够过滤，并吸附反硝化生物菌群；砾层能避免滤料进入配水系统；滤砖能分配反冲洗气水；堰板能对进水、反冲洗出水进行均衡分配；阀门是控制水和气的部件；反冲洗泵对滤料进行反冲洗；控制系统则对各个设备、部件进行统一调控；碳源投加系统在分析进水硝酸氮量的基础上，对碳源投加数量进行控制。

反硝化滤池的系统运行原理是二沉池出水进入滤床后，悬浮物经沉淀、过滤、截留等方式，最终留在滤床中；然后在反冲洗下将其排出废水池，滤层的过滤性能得以恢复。在冬季，由于气温较低，硝化速度、反硝化速度会减慢，为了解决碳源不足的问题，会通过外加碳源的形式，将滤池转变为反硝化滤池。此时反硝化滤池的运行，滤料层处于缺氧状态，会在表面附着反硝化生物菌群。当出水经过滤料层时，污水中的NO2、NO3就会被生物膜吸附，继而还原成为N2，排除在污水之外，实现了反硝化脱氮的过程。而且，颗粒滤料还具有截留悬浮物的作用。

2 污水厂提标改造方案

以某市污水处理厂为例，其中污水来源主要是生活污水，设计处理规模为8×104m3/d。进水水质设计参数如下：COD为332mg/L，BOD为114mg/L，SS为259mg/L，TP为4.4mg/L，TN为25.4mg/L，NH3-N为15mg/L。在运行期间，实际进水水质略低于设计标准，考虑到污水来源越来越多，为了满足长远发展的目标，提标改造方案要求进水水质和设计标准一致，污水经处理后，出水水质满足GB18918-2002中的一级B标准。原工艺针对COD、NH3-N的去除效果较好，能达到一级B标准，但是工艺流程中没有缺氧段、厌氧段，因此不具备脱氮、除磷功能。本次提标改造的主要目的，就是保证TP、TN达标。

提标改造方案制定后，对污水处理厂的现状进行分析，认为改造工艺应该减少对目前生产工作的影响，在处理工艺上，一是强化生物处理等级，二是增加深度处理工艺。强化生物处理等级是在现有设施的基础上，调整滤池功能、优化运行方式，从而提高处理能力，措施包括增加内回流泵，以提升脱氮效率；减少氧化沟转碟数量，以降低氧化沟的充氧量；在氧化沟增加潜水推进器，以避免淤泥堆积等，但会对现有生产造成影响。增加深度处理工艺是污水经二级处理后，增加反硝化滤池工序，从而再次降低SS、TN浓度，以满足水质排放标准，对于现有生产不会产生影响。本次改造采用增加深度处理工艺的方案，具体流程见下图。

3 反硝化滤池的工程设计

3.1 反硝化滤池

二沉池出水进入滤池前端的混合池内，其中设置功率为5.5kW的搅拌机1台；同时增设碳源投加点，长度、宽度、深度分别为3m、3m、5.8m。混合池出水经配水渠进入滤池，滤池结构为矩形的钢筋混凝土，将其分割成4个小部分，单个尺寸为13.4m、5.8mm、5.8m。过滤周期共计23.5小时，其中水、气的冲洗强度分别为每秒4.2L/m2、25.6L/m2。

为了保证气和水均匀分布，并提高反冲力度，采用气水分布滤砖技术，反冲水进入滤砖后，会在一级分配腔内形成梯度分布；然后经过限流孔进入补偿腔，此时反冲强度明显提高，并经过滤砖分配孔进入滤床。如此一来，滤床反冲洗期间，反冲洗水强度均匀稳定，能够提高反冲洗效率，延长滤池的使用寿命，并减少维护检修工作量。另外，支承层采用3种级配砾石，小粒径为3.2-6.4mm，中等粒径为6.4-12.7mm，大粒径为12.7-19.1mm；滤料使用石英砂，粒径在1.7-3.35mm之间。

3.2 综合水池

反硝化滤池建设完成后，还要配套建设新的综合水池，主要包括二级泵池、反冲洗废水池、反冲洗水池等组成。其中，二级泵池的作用，是提升二沉池来水从而进入滤池混合池，长度、宽度、深度为6m、6m、5.3m，设置潜水提升泵3台，单泵扬程为5m，流量为每小时850m3。反冲洗废水池的作用，是缓冲反冲洗产生的废水，尺寸大小为6m、6m、3.3m，设置功率2.2kW的潜水搅拌机1台。反冲洗水池有两个作用，一是滤池的集水池，能减小下游水位对滤池出水渠道水位的影响；二是反冲洗用水的集水池，以满足滤池反冲洗操作时的水量需求。尺寸大小为6m、6m、5.3m，设置潜水提升泵3台，单泵扬程为12m、流量为每小时590m3。

3.3 反冲洗鼓风机房

新建1座鼓风机房，长度、宽度均为6m，内部装设3台风机，单台功率为110kW，风压为58.8kPa，风量为每分钟60m3。另外，考虑到运行期间产生的振动和噪音，另外加用隔振沟、设备罩等设施。

3.4 碳源投加系统

在冬季低温条件下，为了满足碳源需求，增设1套碳源投加系统，用于反硝化滤池内的碳源投加，以提高生物脱氮效果，保证出水TN浓度达标。其中，选用醋酸作为投加碳源，投加位置在滤池前端的混合池内。醋酸储罐容积为10m3，设置3台加药泵，单泵扬程为60m，流量为每小时50L。碳源的投加采用前后反馈复合环路控制，系统能收集进水流量、氧浓度、硝基氮浓度信号，从而准确计算出投加数量，避免因投加过量造成出水BOD值过高。

3.5 自控系统

新增的自动控制系统，能够和超声波液位计联动，从而实现自动调节运行的功能。控制软件包括反冲洗周期设定、反冲洗频率设定、进水泵控制、反冲洗鼓风机控制、电动蝶阀和闸门控制、碳源投加量控制等。

4 反硝化滤池的调试和效益

本次提标改造工程的工藝技术可靠，改造后系统水质、水量冲击负荷承受能力明显提高，提高了出水标准。污水经处理后，TN指标达到了一级B标准，COD、BOD、SS、TP、NH3-N则达到了一级A标准，在深化处理的同时节约了资金成本。改造后的系统维护工作少，池体不需维护，因此管理更加方便。

5 结束语

依据运行现状和需求制定提标改造方案，其中反硝化滤池的工程设计，包括反硝化滤池、综合水池、反冲洗鼓风机房、碳源投加系统、自控系统等部分。结果显示污水处理后满足排放标准，而且节约了资金投入，简化了管理工作。

参考文献

[1]王涛.污水厂提标改造中的反硝化滤池工程设计与调试[J].资源节约与环保，2016（04）：55-56.

[2]林杰，董文艺，李继，等.低碳氮比城市污水反硝化脱氮除磷-曝气生物滤池组合技术与工程应用[J].建设科技，2015（10）：88-91.

作者简介：杨耀达（1990，09-），男，汉，黑龙江，本科，助理工程师，广东省建筑设计研究院，环境工程。