反硝化深床滤池脱氮运行的应用探讨

2021-11-14王国胜

皮革制作与环保科技 2021年16期

关键词：乙酸钠滤池硝酸盐

王国胜

（合肥祯祥污水处理有限公司，安徽合肥 230088）

引言

反硝化深床滤池脱氮的原理是反硝化微生物生长在反硝化深层滤池系统固定介质的表面，在兼性和厌氧条件下能够将废水中的硝酸盐转化为氮。为了提高反硝化的作用水平，可将碳源添加到硝化废水中，以提供反硝化细胞代谢和生长所需的能量。

1 反硝化深床滤池概况分析

1.1 运行工艺

深度反硝化滤池是一种砂滤池，主要面向重力流和固定床，可根据需要随时进行切换，转变成深度反硝化滤池，从而实现对不同污染物的处理目标。大量的反硝化细菌附着在滤料表面，设有深层反硝化过滤床，设置缺氧的条件，硝酸盐就会被转化为氮，从而成功释放，滤料中的悬浮物也能被成功过滤。工艺流程简图如图1所示。

图1 工艺流程简图

1.2 反硝化深床滤池的过滤过程

在第一、二期的过滤过程中，使用的是Denite反硝化深床滤池系统，该系统由一个12单元过滤器和一个额外的乙酸钠酸碳源组成。单格栅过滤器宽度为3.56 m，长度约为30.48 m，处理负荷为0.68 kg NO3--N/m3，滤料的有效粒径在2～3 mm范围内，一般的平均过滤速度值是6.4 m/h，滤池最大流速为7.19 m/h，滤料厚度为2.44 m，反硝化深床滤池的反冲洗周期为48 h。具体的反冲洗过程如下：空气冲洗的持续时间是3～5 min，空气和水冲洗的持续时间是15～20 min，水冲洗5 min，最小反冲洗阻力为14.7 m3/（m2·h），空气冲洗强度为110 m3/（m2·h），反硝化深层滤池每4小时通氮一次，每次持续的时间为2 min。在第三期的过滤过程中使用了Leopold Elimi Nite深层反硝化过滤床，该系统由2组8个滤网组成，外加甲醇碳源[1]。

2 反硝化深床滤池脱氮运行的应用

2.1 投加的碳源会影响滤池的反应

在应用反硝化深床滤池过程中，会受到多种因素的影响，碳源的投加情况就是其中一个关键的影响因素。添加到碳源中的反硝化细菌大多属于异养兼性厌氧细菌。在污水处理厂内，特别是水质经过二级处理后，碳含量较低，但硝酸盐和亚硝酸盐的去除效率比较低，使后续的处理工作会出现碳源不足的情况。就过滤床深度脱氮的过程而言，通常会添加乙酸钠、甲醇、葡萄糖等，工艺的实际应用会综合考虑进水水质的炭氮比情况，目的在于更好地培养反硝化菌，使反硝化的脱氮功能得到明显增强。比如在某污水处理厂反硝化滤池启动过程中测定了乙酸钠的用量，当乙酸钠初始用量较高时，测得TN的去除率在40%～60%范围内。而根据以往经验，0.1 g/L乙酸钠为最佳剂量，因此该污水处理厂进行了科学地调整，使用AAO法和甲醇添加量为20～50 mg/L的方法，对水处理厂的出水TN进行控制，保持为不超过5 mg/L。使用过滤工艺为AO+高效沉淀池+深层反硝化滤池，进水时TN波动较大，需要在过滤前向缺氧池中加入葡萄糖和乙酸钠，防止出水部分COD和BOD5过高。在研究甲醇和乙酸钠作为碳源对生物滤池反硝化的影响时，得到的结果是：乙酸钠具有较高的微生物产率和较短的运行周期，58.38%的生物滤池中的反应与反硝化作用有关，高于甲醇滤池的36.68%，甲醇运行的特点是比较稳定且成本不高。

2.2 氧分子由硝酸盐代替

在反硝化过程中，用硝酸盐代替分子氧，成为选择性受体，通过无氧呼吸，实现对有机质的有效分解。深度反硝化滤池结构中的氧含量高，反硝化细菌将以氧为受体，先消耗存在的氧，或减少对硝酸盐氮的消耗量。结果表明，只有当溶解氧维持在0.5 mg/L时，才能正常地进行反硝化反应。当出水溶解氧的含量大于5 mg/L时，对TN的去除率将会低于20%，而溶解氧在0.5 mg/L时，废水总氮去除率会在60%～80%之间[2]。为做好深度反硝化滤池运行的管理，应有效控制溶解氧的含量，同时在落差水头处充氧。采用稳定水位渗流或弧形堰进水的形式，提高脱氮水平。

2.3 TN的去除效果会受到DO含量的影响

在氧气含量达到一定水平时，氧会作为电子受体，影响反硝化细菌的功能，这会对反硝化作用产生不利影响。当反应环境为厌氧或缺氧时，反硝化细菌会借助于废水中的NO3-，发挥其电子受体的作用，将水中的硝酸盐去除。深层滤池反硝化过程需要在厌氧或者是兼氧的条件下完成。因此，如果进水DO过高或有一定的波动，反硝化细菌的反硝化过程则会受到较为明显的影响，而且这种影响是不利的。在实际处理工作中，污水处理厂的出水仍然会有氨氮成分。因此，当进水DO较高时，出水DO含量就较低，促进进水氨氮/总氮的硝化作用。而氨氮硝化后产生的亚硝态氮、硝酸盐在后续反硝化过程中转化为无机物，这就是滤池深度反硝化。如果出水的DO＞5 mg/L，对TN的去除率则比较低，一般不会高于20%。要想保证TN去除率比较稳定，就要使DO的含量小于1 mg/L，此时对TN的去除率就能达到60%～80%。根据上述内容得知，为了保持深度滤池的高反硝化和脱氮率，应当保证DO的含量不高于1 mg/L。

2.4 保证合适的乙酸钠投加量

深床过滤处理的原水是污水处理厂的出水，而污水处理厂一般采用活性污泥法对污水进行处理，因此有效有机碳（BOD）的含量很低。尽管深滤床中存在的硝化细菌大多是自养细菌，但反硝化细菌的反硝化过程必须消耗一定量的有机碳源乙酸钠作为碳源反硝化的反应物，所以要将一定量的碳源加入到深床滤池的原水中。当乙酸钠浓度为0.69 g/L，能将40%～60%的TN去除，此时的出水会有厌氧臭味。当乙酸钠浓度为0.35 g/L时，能够将20%～40%的TN去除，此时出水的臭味就会减轻。当向其中投入质量浓度为0.05 g/L的乙酸钠时，就能将0～40%的TN去除，此时的出水比较清澈，而且没有明显的气味。将乙酸钠的浓度调节到0.10 g/L，深床滤池对TN的去除率会随驯化时间的延长而稳定。因此，可以认为0.10 g/L的乙酸钠剂量适用于深层过滤反硝化工艺[3]。