深床滤池反硝化模式下驱氮程序和反冲洗程序的运行研究

深床滤池反硝化模式下驱氮程序和反冲洗程序的运行研究

刘需

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海市 200092

前言：具备脱氮、去除水中悬浮物及添加絮凝剂过滤去除总磷功能的反硝化深床滤池，往往作为污水处理厂深度处理单元的一个环节。反硝化深床滤池共有三种程序即：过滤程序、驱氮程序、反冲洗程序。驱氮程序和反冲洗程序的合理化设定决定了污水厂运行的经济性及可靠性。

1 深床滤池

深床滤池是一种重力流、固定床砂滤池，是与普通的快滤池相区分的一种滤池形式。

普通快滤池滤池也是一种重力流砂滤池，其特定为，滤层高度一般为70-90cm，粒径(d)0.45-1.0mm；而深床滤池也是一种重力流砂滤池，基本构造与普遍快滤池相同，但滤料颗粒粗，滤层厚，一般认为滤层厚度最低应超过1.0m，通常在1.5m以上。

1.1 驱氮程序

深床滤池运行在反硝化模式时，由于外加碳源和污水中的硝酸盐氮在微生物作用下发生反应，硝酸盐变成氮气。氮气会逐渐在滤层中积聚，减小了水流通过滤层的空隙，使滤池的水头损失增加，这就是“气堵”。

因此，需要定期把深床滤池滤料间的氮气逐出，以减少水头损失，保证滤池的过滤速度，把反硝化形成的氮气驱逐出滤池的自动控制程序称之为驱氮程序，该驱氮程序不但可以将氮气驱逐出深床滤池，也可也其它气体如微生物呼吸形成的CO₂或H₂S等等气体全部驱逐出滤池。不但如此，驱氮程序还可以在滤池进水悬浮固体瞬时增加很大的情况下，防止滤池堵塞的功能。

1. 驱氮程序可选择启动时间和周期；

2、驱氮程序在反硝化滤池运行模式下通常4~6h运行一次；

3、驱氮程序每次的运行时间通常为1~2min，不会对滤池正常运行造成影响；

4、驱氮程序运行时，滤池仍然正常进水，无需停止滤池运行；

5、运行人员可随时对驱氮程序进行切换。

1.2 反冲洗程序

深床滤池内悬浮物不断的被截留会增加水头损失，因此需要反冲洗来去除截留的固体物。由于固体物负荷高、床体深，因此需要高强度的反冲洗。反硝化滤池采用气、水协同进行反冲洗。反冲洗污水一般返回到前段生物处理单元。

深床滤池采用的反冲洗方式类似人的“搓手”模式，大量强有力的空气使滤料相互搓擦，极大地提高了反冲洗清洗效率，并降低了所用的反冲洗水量冲洗用水仅为总量2％。“搓手”模式的成功一方面依赖于特殊的滤料，接近于圆形、球形度0.8的天然石英砂，另一方面依赖于安全可靠、反冲洗强度很大的配水配气系统，即专用于污水处理的滤砖。在反冲洗过程中，滤池进水和出水阀门关闭，而反冲洗废水、反冲洗气体和反冲洗清水阀门开启。反冲空气和水流由滤池底部向上，实现滤池反冲洗。

滤池反冲洗程序如下图所示，反冲洗流程通常需要三个阶段：①气洗；②气水联合反洗；③水洗。

反硝化深床滤池反冲洗周期一般为36h~48h。

全自动反冲洗过程如下：（反冲洗周期和顺序可通过主控柜调整）

1、关闭进水阀和出水阀；

2、打开反冲洗进水阀、反冲洗出水阀；

3、打开反冲洗气体控制阀；

4、启动反冲洗罗茨风机；

5、逐渐关闭反冲洗空气泄压阀，开始气体反冲洗；

6、鼓风机继续运行，气体冲洗5分钟后启动1台反冲洗水泵；

7、气/水同时反冲洗大约15分钟；

8、关闭反冲罗茨鼓风机，关闭反冲洗气体控制阀，打开空气泄压阀。

9、继续单水冲洗约5分钟，去除滤池内的残留空气，并将残留物漂洗出池外。

10、关闭反冲洗水泵。

11、关闭反冲洗进水阀、反冲洗出水阀。

12、打开进水阀、出水阀，滤池恢复正常运行。

反冲洗完成后，深床滤池即可立即投入运行，即过滤。反冲洗时的废水排入废水池，然后由泵输送到污水厂前端或者生物处理单元。

1.3 驱氮程序和反冲洗程序在实际工况中的运用

污水处理厂生物处理或深度处理中的微生物受温度影响较大，在一定的温度范围内温度越高，微生物新陈代谢和生物活性较有显著的增强；当温度在4°或以下时，大部分微生物的活性效率较低或停止新陈代谢。

笔者参加过上海市石洞口污水处理厂提标改造工程建设、调试和试运行工作，石洞口污水处理厂提标改造工程设计规模为40万m3/d，其中生物处理和深度处理采用的是：一体化生物反应池（现有）+高效沉淀池（新建）+反硝化深床滤池（新建，外加乙酸钠补充碳源）。

石洞口污水处理厂提标改造工程反硝化深床滤池共有22个处理单元，主要处理设备有：5台反冲洗风机、5台反冲洗鼓风机、2台空压机、4台废水泵、2台潜水搅拌器。原先设定的一个周期驱氮程序是：4h一次，单格滤池驱氮时间1分钟；反冲洗程序是：气冲5min，气水混冲15min，单水冲5min，反冲洗周期为36小时；后调整一个周期的驱氮程序是：12小时一次，单个滤池驱氮时间1分钟；反冲洗程序是气冲5min，气水混冲15min，单水冲5min，反冲洗周期为48小时，反冲洗阶段只运行一台反冲洗鼓风机。

两种不同的程序下设备电耗对比汇总情况如下：

运行参数调整后，深床滤池出水始终稳定达标排放且通过计算发现深床滤池日电耗量较原来的运行方式降低了32.15%。因此，滤池驱氮程序和反冲洗程序的合理化设定可以改善系统运行电耗。

当反硝化深床滤池上端处理工艺需投加PAM等高分子聚合物助凝剂时，需考虑聚凝剂不完全被利用的风险。反硝化深床滤池滤料颗粒粗、滤层厚，含有聚凝剂的污水若流入滤池中易附着于滤料表面，发生“板结”现象，减少滤料表面有效的孔隙率，短期内造成反硝化深床滤池驱氮模式和反冲洗模式能耗增加，长期则导致滤池处理负荷满足不了原设计要求更甚有污水从池中满溢的可能性。

笔者参加过竹园第一、第二污水处理厂提标改造（升级补量）工程 ZY2.3 标深度处理调试和试运行工作，竹园第一、第二污水处理厂提标改造（升级补量）工程设计规模为80万m3/d，厂区污水深度处理工艺采用的是：三级Actiflo沉淀池+深度滤池。三级Actiflo^®沉淀池使用混凝剂脱稳，高分子絮凝剂聚集悬浮物，斜板沉淀去除悬浮物且加入了微砂作为形成高密度絮体的“种子”和压载物, 絮体从而具有较大的密度而被沉淀去除。该厂区在调试期间由于对高分子絮凝剂用量不能很好的控制，致使下游的深床滤池滤料出现了“板结”、池内满水溢流。

深床滤池原先设定的运行参数：一个周期驱氮程序是：4h一次，单格滤池驱氮时间1分钟；反冲洗程序是：气冲5min，气水混冲15min，单水冲5min，反冲洗周期为36小时；运行参数调整后一个周期的驱氮程序是：1小时一次，单个滤池驱氮时间1分钟；反冲洗程序是气冲5min，气水混冲15min，单水冲5min，反冲洗周期为24小时。反冲洗阶段运行两台反冲洗鼓风机。该厂深床滤池共2组，每组有24个单元格，每组各单独配备驱氮程序和反冲洗程序。

因此，经过改变深床滤池原定的驱氮程序和反冲洗程序周期频率后，厂区出水水质满足稳定达标排放且滤料“板结”现象得以解决，确保了尾端系统运行的可靠性。

2 结束语

深床滤池作为近年来较为常用的深度处理单元，其运行的“好坏”决定了污水处理厂尾端系统运行的经济性和可靠性，通过上述案例应用获取的实际数据，可为今后类似水处理单元调试及运行提供指导思路，优化运行品质；更为“节能减排”，厉行节约。

参考文献：

严国奇，张丽丽.七格三期污水处理厂反硝化深床滤池的调试与运行[J].中国给水排水，2017,33（16）127-132

朱海明，石洞口污水处理厂内反硝化深床滤池运行状态下的降噪研究，工程建设与设计，1007-9467（2019）08-0139-02