污水处理厂反硝化深床滤池的比较与应用

葛玫，许新灵

（浙江富春紫光环保股份有限公司，浙江杭州310013）

化工设计

污水处理厂反硝化深床滤池的比较与应用

葛玫，许新灵

（浙江富春紫光环保股份有限公司，浙江杭州310013）

国内城镇污水处理厂提标改造主要应用反硝化深床滤池工艺。从滤池的布水布气方式、滤料、控制方式、应用实例等方面探讨了国内目前反硝化深床滤池的发展情况，为该工艺的设计和应用提供参考。

污水处理厂；反硝化深床滤池；布水布气系统；应用

0 前言

近年来，随着国家对环境保护的要求越来越高，为满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）一级A标准的要求，很多污水厂对二级出水进行了提标改造和尾水深度处理。反硝化深床滤池由于同时具有去除SS、TN、TP的能力，越来越多地应用于污水厂的升级改造。本文主要就反硝化深床滤池的不同结构组成进行探讨，为设计选型提供参考。

1 工艺流程

反硝化深床滤池分别通过过滤、碳源投加控制、微絮凝过滤等机理在一池内完成SS、TN、TP的去除[1]。其工艺流程见图1。

2 结构比较

2.1 布水布气系统

反硝化深床滤池的核心为滤池底部的反冲洗布水布气系统。目前，国内主要有三种形式的反硝化深床滤池的布水布气系统，分别为W型气水分布块、双层配水配气V型滤砖和长柄滤头滤板。

图1 反硝化深床滤池工艺流程

W型气水分布块从美国水环纯（STS）Denite滤池的SNAP BLOCK发展而来，结构简单，已基本国产化，造价相对较低。气水分布块采用HDPE外壳，内填充混凝土，以保证气水分布块的抗压性；外壳两侧有压扣锁紧结构，使气水分布块并排布置时块与块之间通过压扣互相锁定，从而保证了反冲洗时气水分布块的稳定性以及布水布气的均匀性。块与块之间留有开口空隙，其底部W型结构形成的腔体一方面使过滤的水流通过，另一方面分布独立的反冲洗支气管，使反冲洗的气与水在腔内先混合，再从分布块之间的空隙流出，达到均匀布水布气的目的。

双层配水配气V型滤砖以Xylem公司Leopold滤池的气水分布滤砖为代表，加工工艺要求较高，目前主要依靠进口，价格较高。V型滤砖材质为HDPE，矩形结构，两侧和底部密封，上部分布均匀的气水口，具有双层配水系统，通过内部的倒V型开孔隔板将滤砖分为一级分配腔和二级补偿腔。滤砖通过纵向两端的卡扣互相连接，通过一次配水腔后的反冲洗水在二次配水腔内根据压力差产生逆向补偿，从而使得整个滤池过滤面积上最终的整体反冲洗水、气压力均匀。与W型气水分布块反冲洗气支管在整个滤池底部铺设不同，V型滤砖的反冲洗支气管仅需铺设一排，反洗气、水从一块滤砖底部进入整列滤砖，依靠双层配水系统完成反冲洗水、气的均匀分布。

长柄滤头滤板从国内的传统滤池发展而来，为传统的配水系统。其结构为混凝土滤板上安装一定数量的ABS材质滤头，气、水从滤头的开孔处通过。反冲洗时依靠带有小筛孔的滤头（滤网系统）来产生较大的压力差，以实现反冲洗水和空气的分配均匀。由于反冲洗气、水从滤板下方的水渠进入，整个滤池滤头的平整度是反冲洗是否均匀的关键，针对反硝化深床滤池，该种布水布气方式多采用整体浇筑滤板，并配有可调节高度的长柄滤头，在滤板浇筑完成后通过调节滤头的高度来保证整体滤头的平整度。由于深床滤池滤料较高，该滤板需比传统滤池的滤板厚，以保证对滤料的支撑强度和使用寿命，该方式应用较少，稳定性还有待检验。

2.2 承托层和滤料

承托层一方面起到支撑滤料的作用，另一方面可以将滤料和布水布气系统分隔开，以免细小的滤料堵塞滤砖。承托层一般采用天然鹅卵石，高度在0.4 m左右，常见的有两种级配方式，如表1。滤砖孔隙较大时建议采用方式一，孔隙较小时建议采用方式二。

承托层可用新研制的承托板代替，承托板由耐腐蚀高密度聚乙烯颗粒熔铸而成，无承托层扰动问题，反冲洗更加均匀，减少滤池有效高度，减少了土建量，承托板与双层配水配气V型滤砖配合使用，在出厂前直接安装在滤砖顶部。

表1 两种常见的承托层规格及级配方式

滤料的作用主要为去浊度和生化载体，即要保证能够截留水中的细小颗粒，还要能让微生物附着生长形成生物膜，同时在反冲洗时还要保证滤料的完整性。故滤料需具有高强度、耐磨、截留悬浮物、附着微生物等特性。常见的有石英砂滤料和陶粒滤料。

石英砂滤料取材于天然海砂，二氧化硅含量高，具有良好的耐磨性能和抗吸附力，一般选用的石英砂粒径在2～4 mm，均匀系数1.4，比重≥2.6，球形度不小于0.8。石英砂的微生物着床条件不是很好，但由于其为天然材质，成本较低，是目前主流的深床滤池滤料。

普通的陶粒滤料具有良好的微生物着床特性，但其强度不高，长时间运行容易造成滤料的破碎和板结。采用膨润土制作的高强度均质陶粒破碎滤料，具有优良的多孔结构，粒径均匀（粒径0.8～1.0 mm；0.8～1.2 mm），且具有优异的筒压强度指标（远高于普通陶粒滤料，与石英砂指标接近），是良好的深床滤池滤料[2]。但由于取材的地域限制，且需再加工，成本较高，目前应用较少。

2.3 控制方式

反硝化深床滤池采用下向流的过滤方式。一个反冲洗周期内，过滤截留悬浮物增多，水头损失的压力随之增大，24～48 h需进行一次反冲洗。滤池的反硝化作用产生的氮气聚积在滤料内部也会造成水头损失增加，故在一个反冲洗周期内需进行多次趋氮。反冲洗和趋氮一般通过液位的变化进行控制，主要有变水位和恒水位两种运行方式。

变水位的控制方式即设定一定的液位数值和时间间隔，随着水头损失的增加，滤池液位上升到设定液位时启动趋氮程序，两次趋氮时间间隔在设定值之内时启动反冲洗程序。该控制方式较简单，易于操作和控制。恒水位的控制方式通过液位的变化梯度来控制出水阀门的开度，使液位保持相对恒定，设定一定的液位变化梯度临界值和时间间隔，液位的变化或时间间隔到达临界值时启动趋氮程序或反冲洗程序。该控制方式较复杂，对控制程序的设定要求较高，但可以减少进水跌落时带入的溶解氧，降低碳源消耗。

3 应用

采用上述两种滤砖的反硝化深床滤池在国内外均有较多的工程案例，对TN、SS均有良好的去除效果。无锡惠山[3]和无锡芦村[4]污水处理厂在提标改造中均采用了Denite滤池，在控制外加碳源投加量的情况下，出水TN可稳定低于5 mg/L。靖江市城市污水处理厂提标改造工程采用了双层配水配气反硝化滤池进行深度处理，保证出水TN、SS同时稳定达标[5]。合肥经济技术开发区污水处理厂采用A2O氧化沟-混凝沉淀-反硝化深床滤池工艺，出水水质在达到一级A标的基础上，TP、TN、NH3-N、CODCr4项指标接近地表IV类水标准[6]。

4 总结

反硝化深床滤池适用于污水厂的提标改造和深度处理，尤其是对TN的要求，控制适当的碳源投加量，可以稳定在5 mg/L以内，使出水达到一级A标甚至地表准IV类水标准。在反硝化深床滤池的布水布气方式、承托滤料层及控制方式的选择上，需从工艺、稳定性、投资、操作运行等多方面综合比较分析，选择合适的结构进行设计。需要注意的是，虽然反硝化深床滤池兼具微絮凝去除TP的功能，但会增加反冲洗次数，一定程度上影响反硝化效果，所以可以在滤池前增加混凝沉淀工艺，确保反硝化深床滤池的稳定运行。

[1]张亮平.深床反硝化滤池在市政污水深度处理中的应用[J].净水技术，2015，34（5）：109-111.

[2]丁云鹤，倪席标.反硝化深床滤池处理工艺技术研究与探[A].全国给水排水技术信息网41届技术交流会论文集[C]，2013年.

[3]沈晓铃，李大成，蒋岚岚，等.深床反硝化滤池在污水厂提标扩建工程中的应用[J].中国给水排水，2010，26（4）：32-34.

[4]杨兴豹，李激，阚薇莉，等.Denite深床反硝化滤池在污水厂升级改造中的应用[J].中国给水排水，2011，27（12）：34-36.

[5]周平，杨勇，余步存，等.反硝化滤池在污水处理厂提标改造工程的设计应用[J].水处理技术，2013，39（12）：122-124.

[6]于跃，李渊博.A2O氧化沟-混凝沉淀-反硝化深床滤池工艺在大型经开区污水处理中的应用[J].工业用水与废水，2016，47（3）：62-65.

Comparison and Application of Denitrification Deep-bed Filter in Sewage Treatment Plant

GE Mei，XU Xin-ling
（Zhejiang Fuchun Ziguang Environmental Protection Co.，Ltd.，Hangzhou，Zhejiang 310013，China）

Denitrification deep-bed filter was applied to upgrading and reconstruction of sewage treatment plant in China.The development of denitrification deep-bed filter was discussed，mainly from the comparison of water and air distribution system，filter material，control method and application，which can be reference to design and application.

sewage treatment plant;denitrification deep-bed filter;water and air distribution system; application

1006-4184（2017）6-0036-03

2017-02-21

葛玫（1984-），女，浙江杭州人，硕士，工程师，从事环境保护工作。E-mail：gem@zze.com.cn。