隨著國內(nèi)環(huán)保要求日益提高，許多污水處理廠都面臨尾水深度凈化這一需求。很多尾水深度凈化工程需要將原污水處理廠的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B出水提升至穩(wěn)定達到一級A標準。對于某些污水處理廠，由于進水的氨氮、總氮較高，或C/N失衡，僅依靠A2/O或類似工藝很難將出水的總氮指標處理到一級A標準，需要在末端增設(shè)反硝化濾池。
一、污水廠改造前的狀況
1.1 改造前水量、水質(zhì)
本污水處理廠位于湖北省南部，設(shè)計處理規(guī)模3萬噸/日，主要處理附近的居民生活污水及部分工業(yè)廢水，其中，高含氮廢水來自附近的生物保健品公司，經(jīng)預(yù)處理后達到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》(GB/T31962-2015)后排入污水處理廠。設(shè)計進出水水質(zhì)及多年運行實測進出水水質(zhì)如表1所示。
括號外數(shù)值為水溫>12℃時的控制指標，括號內(nèi)數(shù)值為水溫≤12℃時的控制指標。
1.2 改造前工藝流程
改造前該污水處理廠采用“二級A+O生物池”的工藝，主要構(gòu)筑物有粗格柵、細格柵及旋流沉砂池、二級A+O池、二沉池和紫外消毒池，實踐證明該工藝能夠有效去除有機物、氨氮和總氮，出水水質(zhì)達到國家標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準，工藝流程如圖1所示。
二、提標改造設(shè)計方案
2.1 設(shè)計進、出水水質(zhì)
提標改造后污水處理廠出水應(yīng)執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，詳見表2。
括號外數(shù)值為水溫>12℃時的控制指標，括號內(nèi)數(shù)值為水溫≤12℃時的控制指標。
2.2 工藝流程
提標的指標主要是總氮、總磷、SS等，工藝流程圖如圖2。
2.3 上向流反硝化濾池的選擇
由于本污水處理廠占地面積有限，進水總氮指標較高，反硝化濾池選用上向流反硝化濾池，可以通過加高濾料高度的方式，滿足硝酸鹽氮的容積負荷的要求，總磷和懸浮物均可通過后續(xù)的磁混凝沉淀池去除，綜合比較，該工藝路線的工程投資、占地面積都比深床反硝化濾池低;深床反硝化濾池雖同時具有脫氮除磷功能，但其流態(tài)為下向流，濾料不能過厚否則容易出現(xiàn)負水頭或氣阻，濾料高度受到限制，另外受到占地面積限制，造價高，工藝復(fù)雜，設(shè)備維修復(fù)雜，故不選用。
上向流式反硝化濾池結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。
2.4 上向流反硝化濾池的工藝設(shè)計參數(shù)
上向流式反硝化濾池系統(tǒng)分為6組，每組的處理水量為5000噸/日，進水采用電動閥門+手動閥門調(diào)節(jié)均勻布水，進水通過成品濾板和長柄濾頭配水，依次通過濾頭、濾板，承托層、濾料層，出水通過穩(wěn)流板穩(wěn)流后，進入集水槽，最后進入后端的磁混凝沉淀池。
為了應(yīng)對高含氮廢水沖擊，濾池設(shè)計容積負荷1.0kgNO3-N/(m2·d)，濾速4.3m/h，強制濾速5.2m/h;陶粒濾料濾料采用3~5mm陶粒濾料，厚度為3m，單格過濾面積48m2，總過濾面積288m2。
反硝化濾池反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗，反沖洗強度：水洗20m3/(m2·h)，氣洗50m3/(m2·h)。分三個階段：第一階段為單獨氣洗，首先采用羅茨鼓風機提供的壓縮空氣氣洗2~5分鐘;第二階段為氣水聯(lián)合反沖洗，氣洗和清水泵提供的水洗同時進行約10~15分鐘;第三階段為水洗階段，單獨采用水洗約10~15分鐘。以上三個階段為一組反硝化濾池的反洗流程，六組反硝化濾池反沖洗根據(jù)時間依次進行。
為防止濾頭堵塞，采用防堵塞大縫隙專用的濾頭，進水宜設(shè)置精密格柵。
三、運行效果
本項目于2019年5月通水調(diào)試，運行至今約半年，出水可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，其中本文只闡述總氮指標，其余指標不予贅述。
調(diào)試期間出水總氮指標見下圖4。
調(diào)試初期(約10日)發(fā)現(xiàn)反硝化濾池出水總氮去除率不高，與二沉池出水相比僅下降0.5~2mg/L，經(jīng)多次檢測發(fā)現(xiàn)二沉池出水DO過高(達3~6mg/L)，原因為二級A+O生物池至二沉池及二次提升泵房出現(xiàn)多次跌水復(fù)氧，投加碳源后，反硝化濾池出水總氮逐步降低，調(diào)試第20日后基本出水總氮能維持在13mg/L以下。
正式運營期間，該污水廠曾因碳源采購不及時而導(dǎo)致碳源減少投加，期間反硝化濾池出水總氮升高明顯，可知DO對反硝化濾池的影響是非常大的。
四、結(jié)論
(1)上向流式反硝化濾池應(yīng)用于高含氮的城鎮(zhèn)污水處理廠的提標改造是可行的，處理出水可達到排放標準，可為同類項目的設(shè)計及運行提供參考。
(2)上向流反硝化濾池在設(shè)計及運行時，應(yīng)特別注意防止底部濾頭堵塞，建議采用防堵塞大縫隙專用的濾頭，進水宜設(shè)置精密格柵。
(3)DO對反硝化濾池的影響較大，設(shè)計時注意避免盡可能減少跌水復(fù)氧，設(shè)置多格濾池時，不宜采用配水堰配水，建議采用閥門配水。( >
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