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水處理技術：城市污水處理提標改造工程中兩種常用的反硝化濾池介紹
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原標題：水處理技術：城市污水處理提標改造工程中兩種常用的反硝化濾池介紹
選擇ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池為對象，主要對這兩種濾池功能、結構形式、濾料、反沖洗流程等進行介紹和對比。由于國家水處理局將城鎮污水廠的排放標準由一級B標準提升為一級A標準，而國內大多數污水處理廠現有的工藝流程已經無法滿足新的出水水質要求，必須要進行優化改造。近年來，反硝化曝氣生物濾池和反硝化深床濾池在城鎮污水處理提標改造工程中的應用越來越多，這兩種濾池主要用于去除SS、TP及TN等污染物，保證其出水達到一級A標準。
目前，具有代表性的反硝化曝氣生物濾池為法國得利滿公司的BIOFOR、法國OTV公司的BIOSTYR[1]及香港ATAL公司的ABAF，應用廣泛的反硝化深床濾池為美國STS公司的Denite 濾池及美國Xylem公司的elimi-NITE 濾池。本文選擇ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池為對象，主要對這兩種池的功能、結構形式、濾料、反沖洗流程等進行介紹和對比。
1.反硝化濾池功能及工藝流程
ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池同時具有三個功能：①懸浮物(SS)的過濾去除;②總磷(TP)的化學除磷;③總氮(TN)的生物反硝化脫氮。對于SS、TP和TN出水不達標的項目，提標改造工藝一般采用的反硝化濾池工藝流程如上圖1，污水經中間水池提升至微絮凝池，在微絮凝池中投加液態聚合氯化鋁(PAC)混凝劑，PAC與污水中磷酸鹽反應，生成顆粒狀和非溶解性的物質，通過反硝化濾池內濾料層的過濾作用將沉淀物去除，從而達到去除TP的目的。
經微絮凝池后的水經配水堰分配到每格濾池的進水井，其后污水藉重力流至反硝化濾池管廓內的濾池進水管進入每一格濾池，經反硝化濾池處理后的污水流經濾池上方的濾料捕捉器和出水堰后進入反硝化濾池的公共出水渠，最后匯流至清水池;根據進水水質情況，在碳源不足的情況下，在進水渠內設置碳源投加裝置，用于補充反硝化池內的碳源;系統能自動獲取濾池的進水流量，結合濾池的進、出水硝酸鹽濃度，通過碳源投加現場控制柜內置軟件的計算，發出指令控制加藥泵的碳源投加量。反沖洗廢水匯流到廢水池，后經水泵提升返回污水處理廠現有的提升泵房。
2 ABAF反硝化曝氣生物濾池
ABAF曝氣生物濾池(ABAF)工藝，ABAF濾池可分為碳氧化濾池、硝化濾池和反硝化濾池等。近10年來，ABAF濾池在國內已有10多個業績，ATAL公司憑借承建過并已投入運行的青島市麥島污水處理廠(140，000m3/d)、長沙市開福污水處理廠(100，000m3/d)及大連寺兒溝污水處理廠(100，000m3/d)等項目，在曝氣生物濾池的工藝設計、設備選購、施工、安裝、調試和運營中，切實做到安全可靠、經濟適用、技術先進、確保出水達標。
ABAF反硝化曝氣濾池由濾池池體、濾料層、承托層、布水布氣系統、反沖洗系統、出水系統、管道和自控系統組成。圖1是ABAF反硝化曝氣濾池的結構示意圖。
池體構筑物：鋼筋混凝土或鋼制結構，通常為正方形或長方形。
水流方向：進水為上向流，出水為濾池上部出去，反沖洗進水與進水管共用一根管道，同為上向流，反洗廢水排放為濾池上部排出。
濾料層：ABAF反硝化曝氣濾池選用天然粘土燒制成的陶粒濾料，有效粒徑分為：2.5～4.0mm、3.0～5.0mm、4.0～6.0mm，濾料層高度：2.5～4m，根據不同的水質和出水要求選用不同粒徑的陶粒濾料。濾料比重：1.4～1.6t/m3。
承托層：圓形硬硅質天然鵝礫石，粒徑范圍4～16mm，三級級配，濾層厚度為300mm。
布水系統主要包括：濾池最下部的配水室和濾板上的濾頭;布氣系統主要包括：池底穿孔管和濾板上的濾頭。
反沖洗系統：ABAF反硝化曝氣生物濾池采用氣—水聯合反沖洗。一般情況下運行24—48小時反沖洗一次，濾池的反沖洗周期根據出水TN濃度、SS濃度及濾料層的水力損失綜合而定，由在線檢測儀表將檢測數據反饋給PLC，并由PLC系統來自動控制和操作。
反沖洗過程程序：(1)降液位階段：關閉進水閥門，開啟降液位閥門，將濾池的液位降低1～1.5m，時間為3～5min。(2)氣洗階段：開啟反沖洗進氣閥門，啟動反沖洗風機，進行氣洗，目的是松動濾料層，使濾料層膨脹，氣洗強度為20～25L/(m2.s)，時間為3～5min。(3)氣水聯合反沖洗：開啟反沖洗進水閥門，啟動反沖洗水泵，進行氣水聯合反沖洗，目的是將濾料上截留的懸浮物和老化的微生物沖洗出去，反沖洗水洗強度為6～8L/(m2.s)，時間為5～8min。(4)水漂洗：關閉反沖洗風機和反沖洗進氣閥門，進行水漂洗，目的是將濾料表面的懸浮物和老化的微生物膜沖洗出去，時間為3～5min。
3 反硝化深床濾池簡介
Denite 反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，是STS公司獨特領先全球的脫氮及過濾并舉的先進處理工藝，近40 年來Denite 反硝化濾池在全世界有數百個系統中正常運行著。圖2是Denite 反硝化深床濾池的結構示意圖。
池體構筑物：鋼筋混凝土或鋼制結構，通常為長方形。
水流方向：進水為重力下向流，出水為濾池底部出去，反沖洗進水為下部上向流，
反洗廢水從濾池底部排放。
濾料層：Denite 反硝化深床濾池選用石英砂為過濾介質，濾床高度一般約1.8m，
最高不超過2.4m，有效粒徑2～4mm，均勻系數：1.4，球形度不小于0.8，莫氏硬度：6-7，比重：大于或等于2.6t/m3，溶度：不超過3%。endprint
承托層：天然鵝卵石，厚度為500mm，5級級配。
氣水分布系統：采用“T”氣水分布塊濾磚技術，濾磚能形成空氣反射內腔，反沖洗時空氣與水混合后，從相鄰濾磚的間隙中強力噴出，將空氣與水均勻分布在整個濾池區域，確保整個濾池反沖洗無死角和盲區。濾磚位于反沖洗支氣管的上面，隔一排濾磚放置一根支氣管。氣水分布塊內腔接收空氣分配支管排出的空氣。
反沖洗系統：由于Denite 濾池進水為下流式，與N2溢出方向相反，N2溢出時產生的氣阻大，3～4h就需要開啟反洗泵驅氮。而完整的反沖洗流程及設備配置與ABAF反硝化曝氣生物濾池類似。
4 兩種濾池比較
ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池主要的區別在于過濾介質及進水和出水的方向不同，兩種濾池各有優缺點：
(1)陶粒濾料與石英砂相比，比表面積為同體積石英砂的2-3倍，易于微生物附著;孔隙率為石英砂的1.3-2.0倍;截污能力是石英砂濾料的1.5～2倍。與常規濾料相比，具有生物附著性強、水流流態好、反沖洗容易進行等優點。
(2)反硝化過程產生的N2會使過濾產生氣阻，ABAF濾池進水為上流式，與N2溢出方向相同，N2隨進水溢出，不需要單獨驅氮;而Denite 濾池進水為下流式，與N2溢出方向相反，N2溢出時產生的氣阻大，3～4h就需要開啟反洗泵驅氮，故能耗高，也會增加其它濾池的負荷和濾速。
(3)Denite 濾池采用淹沒式進水避免ABAF濾池水流高位反堰跌落，造成濾池進水充氧的弊端，提高了反硝化脫氮效果同時節省了碳源投加量;濾池冬季低溫期運行，淹沒式進水可避免由于ABAF濾池池水流高位跌落造成的水溫流失，保持較好的低溫反硝化效果[3]。
(4)濾料層厚度比深床濾池高，相同處理水量及濾速條件下，ABAF濾池可增加對高濃度廢水沖擊負荷的緩沖能力;在相同處理水量及濾料容積負荷下，ABAF濾池濾速可以更大，占地更小。
5.結論
ABAF反硝化曝氣生物濾池和Denite 反硝化深床濾池均可顯著節約基建投資并減少占地面積，出水水質較好，運行費用低，管理方便，特別是其模塊化結構利于提標改造和擴建工程，近年來已成為水處理行業的主流工藝。關于工業水處理方面的問題，可以搜索創洋水處理官網。
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