市政生活污水(shuǐ)經污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)處理(lǐ)後排入河(hé)、江流域，爲改善重點流域水(shuǐ)環境質量，各地污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)通過提标改造工(gōng)程實現(xiàn)污染減排，多地區(qū)已執行《城(chéng)鎮污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污染物排放(fàng)标準》( GB 18918—2002) 中的一級A 标準，甚至提高(gāo)至類Ⅳ類、Ⅲ類水(shuǐ)質标準。其中，出水(shuǐ)總氮( TN) 是提标改造的關鍵之一。

  污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)多采用(yòng)活性污泥法進行生物脫氮處理(lǐ)，二級出水(shuǐ) TN 在 11 6～18 5 mg / L，有些(xiē)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)波動範圍更大(dà)。 由于生化系統缺氧池停留時(shí)間有限、回流、碳源等問題，前置反硝化能(néng)力較差，需要在後端建立深度脫氮工(gōng)藝進一步脫氮。通過研究對(duì)比生物濾池、深床濾池、活性砂濾池 3 種工(gōng)藝，都有較好(hǎo)的去除效果，其中反硝化深床濾池通過外(wài)加碳源， 出水(shuǐ)硝酸鹽氮可達到(dào) 1 mg /L 以下(xià) 。且反硝化深床濾池集生物脫氮及過濾功能(néng)，能(néng)同時(shí)滿足對(duì) TN 和(hé)懸浮物的去除。

1 反硝化深床濾池系統

反硝化深床濾池系統在介質固定表面生長的脫氮微生物，在兼性- 無氧條件下(xià)将污水(shuǐ)中的硝态氮轉化成氮氣。 爲提高(gāo)脫氮作(zuò)用(yòng)，一般可以在硝化污水(shuǐ)中加入碳源，以便爲新陳代謝(xiè)和(hé)細胞生長提供脫氮所需要的能(néng)量，投加有機碳源後，濾池将截留其中的懸浮固體，同時(shí)在濾料上(shàng)生長的反硝化菌進行反硝化脫氮去除污水(shuǐ)中氮含量。

相對(duì)粗顆粒且圓整的介質通過提供足夠的孔隙，确保懸浮固體的深度截留和(hé)生物群落的生長。懸浮固體和(hé)氮氣的累積在濾池中逐步累積水(shuǐ)頭損失，需要周期性的反沖洗去除截留的固體，用(yòng)驅氮去除截留的氣體。 反沖洗結合逆向的水(shuǐ)流與氣流通過濾池，大(dà)量強有力的空(kōng)氣使濾料相互搓擦，沖洗用(yòng)水(shuǐ)僅爲總量的 2%。“ 搓手”模式的成功一方面依賴于特殊的濾料， 接近于圓形、球形度 0 8 的天然石英砂;另一方面依賴于安全可靠、反沖洗強度很(hěn)大(dà)的配水(shuǐ)配氣系統，即專用(yòng)于污水(shuǐ)處理(lǐ)的濾磚。

反硝化深床濾池的功能(néng)包括：①去除進水(shuǐ)中懸浮物 SS;②反硝化脫氮， 即去除 TN; ③采用(yòng)微絮凝直接過濾去除 TP。

圖 １   反硝化深床濾池工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)

2 反硝化深床濾池脫氮影響因素

2.1 碳源投加

反硝化菌多數屬于異養、兼性厭(yàn)氧細菌，一般認爲 BOD5 / TN 約在 3 ～ 5 時(shí)，不需要投加碳源，而以好(hǎo)氧反硝化菌爲優勢菌種的系統 C/ N 更高(gāo)。 污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)尤其經過二級處理(lǐ)的水(shuǐ)質碳源含量低(dī)，而硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮去除效率低(dī)，使得後續深度處理(lǐ)碳源不足。 在反硝化深床濾池應用(yòng)實踐中有投加乙酸鈉、甲醇、葡萄糖等，根據進水(shuǐ)水(shuǐ)質中 C/ N 含量進行适量投加，能(néng)促進反硝化菌的培養，強化反硝化脫氮功能(néng)。 東港污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)反硝化濾池調試時(shí)對(duì)乙酸鈉投加量進行試驗，調試初期投加量較高(gāo)時(shí)，TN 去除率達 40%～60%，經過調控，0 1g / L 的乙酸鈉投加濃度爲最佳運行投加量。 合肥市某污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)采用(yòng) AAO，通過調控投加甲醇 20 ～ 50mg/ L，能(néng)使出水(shuǐ) TN 控制 5 mg / L 以下(xià)。 碳源投加種類及投加量需要結合廠(chǎng)内處理(lǐ)水(shuǐ)質及工(gōng)藝進行調整。 多級AO+高(gāo)效沉澱池+反硝化深床濾池工(gōng)藝中進水(shuǐ) TN波動很(hěn)大(dà)時(shí)，改在缺氧池投加葡萄糖和(hé)濾池前投加乙酸鈉，以此來(lái)避免出水(shuǐ) COD 和(hé) BOD5 可能(néng)過高(gāo)的現(xiàn)象， 并且碳源成本較低(dī)。 某污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)以甲醇、乙酸鈉爲碳源研究對(duì)反硝化生物濾池的影響，結果表明(míng)：乙酸鈉微生物産量高(gāo)、運行周期短，濾池中與反硝化有關均屬占 58 38%， 高(gāo)于投加甲醇濾池的 36 68%，但(dàn)甲醇運行穩定、成本較低(dī)。具體聯系污水(shuǐ)寶或參見http://www.dowater.com更多相關技術文(wén)檔。

2.2 氧氣含量

反硝化反應過程中以硝酸鹽代替分子氧作(zuò)爲電子受體，進行無氧呼吸分解有機質。 反硝化深床濾池的濾料層附着的脫氮微生物在缺氧環境下(xià)将水(shuǐ)中的硝酸鹽氮還原成氮氣。 當反硝化深床濾池構築物環境中氧氣含量高(gāo)時(shí)，反硝化菌會(huì)以氧爲電子受體，優先消耗氧氣，或降低(dī)對(duì)硝酸鹽氮的消耗，影響脫氮效率。 研究表明(míng)， 系統中溶解氧保持在 0 5 mg / L時(shí)，反硝化才能(néng)正常進行。 出水(shuǐ)溶解氧大(dà)于 5 mg / L 時(shí)，TN 去除率小(xiǎo)于 20%，而出水(shuǐ)溶解氧小(xiǎo)于 1 mg / L 時(shí)，TN 去除率達到(dào) 60% ～ 80%。 溶解氧過高(gāo)會(huì)增加外(wài)加碳源的投加量， 不利于反硝化作(zuò)用(yòng)。 因此，在反硝化深床濾池運行管理(lǐ)中需要控制溶解氧含量，而在水(shuǐ)頭跌落中充氧，有工(gōng)程采用(yòng)恒水(shuǐ)位過濾或弧形堰進水(shuǐ)等技術進行改進。

2.3 環境溫度

反硝化菌适宜環境溫度一般爲 30 ℃ ，低(dī)于 5 ℃時(shí)反硝化反應幾乎停止。 因此，在低(dī)溫( 如冬季) 運行時(shí)，反硝化脫氮效率會(huì)受到(dào)影響，如上(shàng)海冬季溫度基本上(shàng)在 10 ℃ 左右，反硝化作(zuò)用(yòng)效率較低(dī)，深床濾池反硝化生物膜馴化周期延長。 夏季運行 TN 能(néng)達标時(shí)，反硝化深床濾池不投加碳源，作(zuò)爲普通濾池使用(yòng)，過濾水(shuǐ)中懸浮顆粒。 冬季運行時(shí)， 投加合适碳源，深床濾料上(shàng)的生物膜消耗碳源，生長迅速，逐漸富集反硝化菌群，對(duì)二級出水(shuǐ)進行反硝化脫氮，保障TN 達标。 颍南污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)冬季運行時(shí)計(jì)算(suàn)得出：去除 1 mg TN 需乙酸鈉 9 3 mg，需 BOD5 4 82 mg，高(gāo)于理(lǐ)論值[ 2 86 g BOD / ( g 硝态氮) ] 。

3 反硝化深床濾池運行管理(lǐ)

(1)碳源投加控制。 針對(duì)污水(shuǐ)出處理(lǐ)廠(chǎng)前端生反池及沉澱池的高(gāo)效處理(lǐ)，整體的TN、COD 等大(dà)大(dà)降低(dī)，可通過分析前端-後端水(shuǐ)質情況，控制碳源投加值，一般來(lái)說乙酸鈉：NO- ⁃N≤6 ∶1。 若碳源投加量不足，TN 可能(néng)超标，而投加過量，出水(shuǐ)水(shuǐ)質中 BOD5 、SS 等反而增加，濾池也(yě)容易造成“擁堵”，反沖洗次數增加，且生産成本升高(gāo)，最終達不到(dào)理(lǐ)想結果。 表 1 綜合了(le)一些(xiē)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的碳源種類和(hé)投加量，根據工(gōng)藝、水(shuǐ)質的不同，投加量會(huì)有區(qū)别。 并且反硝化濾池馴化時(shí)間一般在一個月内，馴化培養階段，需要投加足夠的碳源，而運行穩定後，可控制爲正常投加量。

(2)進水(shuǐ)SS 控制。 反硝化深床濾池的過濾作(zuò)用(yòng)可以降低(dī)部分SS，但(dàn)是前端來(lái)水(shuǐ)中 SS 含量高(gāo)時(shí)，易造成短時(shí)間内液位升高(gāo)，導緻在自(zì)動化程序下(xià)反沖洗的次數增加，增加能(néng)耗，反沖洗導緻的很(hěn)多碳源也(yě)相應流失。 因此，應充分控制前端出水(shuǐ)懸浮物含量。

( 3) 液位控制。 反沖洗程序啓動主要參數是濾池水(shuǐ)位，通過液位控制調整反沖洗頻次，去除截留的固體。 提高(gāo)濾池液位，可以減少進水(shuǐ)跌落，降低(dī)深層區(qū)氧氣量，提升反硝化脫氮效果。

( 4) 濾池功能(néng)切換。 污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)生物反應池能(néng)發揮一定功能(néng)的反硝化脫氮作(zuò)用(yòng)，改造後增加反硝化深床濾池補充脫氮功能(néng)，同時(shí)發揮前置反硝化與後置反硝化作(zuò)用(yòng)，保障水(shuǐ)質出水(shuǐ)要求。 前置反硝化一般來(lái)說碳源充足，補充投加碳源量較少，夏季時(shí)甚至能(néng)達到(dào)一級 A 排放(fàng)标準。 此時(shí)，反硝化深床濾池可切換至濾池功能(néng)，減少碳源投加，節約運行成本。蘆村污水(shuǐ)廠(chǎng)反硝化濾池同時(shí)具備過濾及脫氮功能(néng)，作(zuò)爲脫氮保障設施， 效果明(míng)顯， TN 平均去除率達 82 3%，出水(shuǐ)爲 2 33 mg / L。

4 結論

反硝化深床濾池在污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)實際運行過程中，可根據前期水(shuǐ)質情況、環境溫度、氧氣含量進行調整，綜合應用(yòng)案例，根據反硝化菌富集情況選擇投加碳源種類，并可投加菌種進行馴養以較快(kuài)達到(dào)處理(lǐ)效果。 碳源投加地點可在反硝化深床濾池，也(yě)可同時(shí)在二級處理(lǐ)單元缺氧池， 投加量在 20 ～ 100mg / L，出水(shuǐ)能(néng)達到(dào)一級 A 排放(fàng)标準，甚至 5 mg / L 以下(xià)。 通過控制進水(shuǐ) SS 含量和(hé)液位加強反沖洗頻次管理(lǐ)，且降低(dī)深層區(qū)氧氣量能(néng)提高(gāo)反硝化脫氮效果。在前端出水(shuǐ)較差時(shí)，反硝化深床濾池由濾池切換爲反硝化+濾池功能(néng)，加強脫氮及懸浮顆粒去除，爲污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)水(shuǐ)質處理(lǐ)運行提供保障。