李卫刚
摘 要：研究市政污水中深床反硝化滤池处理工艺：通过深度脱氮工艺来进行脱氮，使得出水水质达到准IV类水质标准。采用两级AO+MBR工艺，并设置厌氧区来进行除磷。运用二沉池进行混凝沉淀深度处理，滤料采用石英砂，支撑介质为鹅卵石，采用生物脱氮除磷工艺深度处理，采用次氯酸钠对出水水质进行消毒。运用反冲洗的方式将滤料中的ss等污染物进行冲洗，直到结束后使得滤床能够继续过滤。对反硝化所需容积和滤料容量进行计算，得到滤池厚度和滤池格数进行具体处理：通过焚烧炉将污泥进行矿化处置，将污泥中蕴含的碳水化合物转化成水和二氧化碳，在高温下进行灭菌消毒处理。对臭气进行活性基团被氧化完成除臭工艺。测试结果表明，处置后不同的碳源之间差异减小，在100 min时NO3--N浓度降到0，去除率高达100 %，增加了脱氮反硝化效果，提高了生物反硝化效率，满足一级 A 标水质排放标准，有效缓解了污水治理压力。
关键词：市政污水；
反硝化；
处理；
工艺
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）05-0125-04
0引言
随着城市化进程的加快和工业生产的快速发展，市政污水排放量逐年增加，对环境造成了严重的影响。为了解决这一问题，通过建立污水处理厂，采用各种处理工艺对污水进行净化处理。先进的污水处理工艺被广泛应用于市政污水处理中，使水质得到进一步改善，为相关领域的研究和应用提供参考[1]。通过增加深床反硝化滤池的脱氮效率，优化工艺参数，改进设备结构，使得反硝化细菌的生长速度和活性增强。在水处理中为降低能源消耗，注重节能减排方面的设计和优化。引入自动化智能化控制设备，以提高处理效率和处理质量，可达到较好的施工效果。针对不同污水类型和排放标准，通过与其他工艺的组合应用，实现多种污染物的协同去除。
传统分体混凝土滤板的施工过程较为繁琐，需要对接缝进行加工，在此过程中块体强度不同，容易造成漏水漏气现象。在过滤和反冲洗时阻力大，水流程度不同，导致滤料容易产生积泥等问题[2]。传统滤池的反冲洗过程难以保证局部冲洗强度的均匀性，容易导致承托层松动，产生漏砂等不良后果。传统滤池的曝气装置外露在空气中，会影响到整体的美观。曝气装置需要长时间开启，导致噪声较大，影响了周围环境，使得在实际设计中无法展现出优势，结果难以符合预期。基于此本文以市政污水中深床反硝化滤池处理工艺为研究目标，结合实际情况进行分析测试。
1深床反硝化滤池处理
1.1 设计进出水水质
在市政污水处理厂中，需要严格对出水水质进行标准化处理来满足深度处理的要求。通常需要建立深度脱氮工艺来进行脱氮[3]。经过反硝化滤池的混凝进行磷物质消除。根据实际要求，排放水的水质需要达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）准IV类水质标准，其进出水的水质情况如表1所示。
经过深度处理后，控制指标需要达到准IV类水质标准。同时还要考虑后续保障措施来使得出水水质瞬时达标，完成深度脱氮除磷处理[4]。
1.2 深床反硝化滤池工艺设计
反硝化滤池的工艺流程如下：在深床反硝化滤池中，污水首先经过曝气池进行曝气，然后进入沉淀池进行沉淀，最后进入反硝化滤池进行反硝化反应。在反硝化滤池中，通过向污水中添加碳源，利用反硝化细菌进行反硝化反应，将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，实现脱氮效果。
为了加强污水处理的效果，采用深床反硝化滤池工艺，具体为：深床反硝化滤池主体采用两级AO+MBR工艺，并设置厌氧区来进行除磷，以提升脱氮除磷效果，增强耐冲击能力，使污水处理过程能够稳定运行。
采用MBR工艺对泥水进行分离，运用二沉池进行混凝沉淀深度处理，以减少占地面积。两级AO前设置水解酸化池，不仅可以提升废水的可生化性，还能够通过控制碳源的投加量，进一步去除废水中的TP、TN，减少废水中COD、BOD的含量，使出水水质全部达标[5]。
采用生物脱氮除磷工艺，在市政污水处理方面能够进行深度处理。本着一池多用的原则，采用格栅+曝气池工艺进行设计。生化处理采用水解酸化池+A/两级AO-MBR。针对于出水过程，需要采用次氯酸钠对出水水质进行消毒。经生物段处理后的污水，通过反硝化深床滤池的进出水通道完整地进入滤床中，在每格深床反硝化滤池内进行沉淀，将悬浮物等污染物保存在滤料上[6]。运用反冲洗的方式将滤料中的ss等污染物进行冲洗，直到滤床能够继续过滤。反硝化工艺流程如图1所示。
在不使用化学药剂进行除磷的情况下，出水的条件需满足：BOD<3 mg/L，SS<3 mg/L，TN<1 mg/L，TP<1.2 mg/L。在使用化学药剂的情况下，设定总变化系数2.1。通过潜水泵提升进入反硝化滤池，设计滤池的深床滤池为8格，每格3.2 m×3.22 m。滤池布置为双向状态，同时设置清水池可以对滤床进行清理[7]。设计滤速为5.12 m/h，冲洗停留时间为20 min，反冲洗时间为2 min。设计反冲洗强度中，气冲强度为100 m3/min·m2，水冲强度为200 m3/min·m2。在施工过程中，需要准备一台机械搅拌器，功率为1.25 kW。布设排水排气系统，使用304不锈钢管组成，单格面积为22.3 m2。滤料采用石英砂，并设置滤床深度为2.05 m。使用的支撑介质为鹅卵石，控制粒径为32 mm。采用潜水离心泵进行反冲水，流量为1 258 m3/h。
1.3 深床反硝化滤池处理
在设计工艺参数后，对反硝化所需容积进行计算，可得到反硝化深床滤池的容量[8]。结合实际地区水质情况，设定负荷为0.45kg NO3--N/（m3·d），水量为4 250 m3/d，则滤料容量的计算公式如式（1）所示。
（1）
式中：E为NO3-总量；
S为反硝化容积负荷。通过计算滤料的容积，得到滤池厚度和滤池格数。设计滤速，根据运行的环境与进水量的变化来进行调整。对反硝化速率进行计算，其公式如式（2）所示。
（2）
式中：R为硝酸盐浓度随时间变化下降；
CV为ss含量。通常情况下，强制滤速通常为13 m/h。控制一定的水深来保护滤床，减少水质破坏滤床的情况发生，能够应对峰值流量。需要频繁性地清洗截留的固体，使水流和气流逆向通过滤池，这样滤料在互相作用下能够将杂质清除。降低有机氮含量，适当使用高质量碳，使反硝化物质形成氮气，达到脱氮目的[9]。
在去除有机磷时，在深床滤池前增设杂质反应池，可以直接观察到沉淀反应，将混凝与过滤步骤进行整合。在这个过程中去除大量的重金属，提高产出量及水质。在反硝化反应过程中，在冬季时加投碳源，增强反硝化因子集成，使氮含量达标。
在处理方面，运用相关措施将处理后的污泥集中进行填土埋入。通过焚烧炉将污泥进行矿化处置，减少灰烬的产生。将污泥中蕴含的碳水化合物转化成水和二氧化碳，在高温下进行灭菌消毒处理[10]。污泥经过焚烧处理后，病原体会被消灭，实现了无害化处理。这样就能够保持较大减容量，节约运输成本。当燃烧产生高温烟气，可以通过发电生热，增加资源的利用率。将剩余的污泥材料进行利用，对于较大规模的污泥项目，采用处置方式将处理后的污泥作为肥料，应用于农田等场合进行处置。
在处置过程中，需要对臭气处理工艺。在污水处理工艺过程中，大部分臭味气体属于有机物。这类物质具有活性因子，容易发生氧化反应。当活性因子群被氧化后，臭味被驱散，即完成除臭工艺。通过使用活性炭吸附来进行除臭，利用微生物对臭气有机物进行降解，将臭气转化成二氧化碳，水等成分，完成臭气处理工艺。
深床反硝化滤池具有以下4点优点：①处理效率高。深床反硝化滤池可以有效地去除污水中的硝酸盐和亚硝酸盐，实现脱氮效果。②处理质量稳定。由于深床反硝化滤池中存在大量的反硝化细菌，因此可以稳定地进行反硝化反应，保证处理质量。③可去除多种污染物。深床反硝化滤池不仅可以去除硝酸盐和亚硝酸盐，还可以去除污水中的其他污染物，如有机物、氨氮等。④运行成本低。深床反硝化滤池的运行成本相对较低，因为其能耗和药品消耗量都相对较低。
2实例分析
2.1 工程概况
某污水处理厂总面积约为1 250 ha，其规划将分两期实施。一期工程的处理规模为0.12万m?/d。厂区内包括格栅及进水泵房，曝气池，水解酸化池和反硝化生物滤池，计量槽，配水井及污泥泵井。在污泥处理机房中配置除臭装置，并设置清水池。两级AO-MBR池的设备将分为两期建设。试验中所运用到的仪器包括FF-145E低温培养箱、电子分析天平、酸度计、压力蒸汽灭菌器和分光光度计。还需要准备FD545型消解器，磁力搅拌器和DR85型溶氧分析仪。选用1.5 L的烧杯并按照碳源种类数量进行配比，在装置中依次加入不同种类的试验药剂。在试验中废水的配比如表2所示。
将烧杯内污泥浓度控制为1.65 g/L，间隔0.5 h利用滴管取样，这样能够根据不同时段中的浓度值对反硝化脱氮数据测定。
2.2 结果与分析
在低过滤速度下，随污水流进入过滤材料的深层，在滤池的运行过程中反硝化介质层中会存在大量微生物残留。在分解有机物过程中产生反硝化反应，运用本文处理技术来对水中的氮进行去除。根据设计工艺及参数，对试验装置中的NO3--N浓度变化进行测试，具体结果如图2所示。
由图2中结果可以看出，在对处理污水中，通过本文的处理方法进行处置后，内部的NO3--N浓度均随时间开始减少，不同的碳源之间差异减小。在100 min时NO3--N浓度降到0。
由于硝化细菌对环境条件非常敏感，在低温情况下会对有机物的去除效果产生干扰。所以，为了验证本文处理技术的有效性，需要进一步进行测试。首先，需要添加化学除磷剂来保障出水TP稳定，根据活性污泥经验，在曝气池内维持适当的溶解氧，防止引发污泥自身氧化。在此过程中，设置8个小组均进行测试，通过计算可以得到其反硝化速率。当NO3--N浓度均能够达到0 mg/L时表示达到最优去除效果。测试结果具体如表3所示。
由表3中结果可知，经过8次测试后装置中的NO3--N浓度均为0 mg/L，去除率高达100%。同时说明运用本文处理方法能够将NO3--N完全去除，可使代谢途径较为集中，从而增加了反硝化脱氮效果，易于微生物吸收利用，具有良好的NO3--N去除效果。
运用各类处理技术对市政污水进行处理，在低碳源进水条件下，可提高生物反硝化效率，满足准IV类水质排放标准。通过处理将附着于表面的微生物进行分解，使得悬浮料处于流化状态，以达到降解有机物的目的。同时，该处理技术还能够有效去除废水中的有害物质，确保出水水质符合环保要求，为城市的可持续发展做出贡献。
3结束语
本次研究从市政污水中深床反硝化滤池处理出发，深入分析市政污水中的有关问题。该工艺采用形状相同的石英砂为反硝化生物的具体介质，利用物理及生化技术去除水中的悬浮物和硝酸盐氮，较其他污水处理工艺运行成本较低，达到显著的处理效果。深床反硝化滤池工艺还可以结合其他硝化工艺，通过石英砂滤料的过滤等作用来去除污染物，使水质得到进一步改善。但是本文方法中还存在着不足，比如出水水质标准，BAF工艺问题，去除氨氮问题。今后应更加完善工艺，运用深床反硝化滤池工艺处理市政污水等各类废水，结合工程实际条件，对市政污水进行更好地处理。通过本文工艺的处理，可以显著提高水质，保护环境和人体健康。
参考文献
[1] 朱强，张晗，张为堂，等.多段AAO+深床反硝化滤池在城市污水处理厂提标扩容的设计[J].水处理技术，2022，48（6）：147-151+156.
[2] 高阳，周利，李凌云，等.反硝化深床滤池深度处理市政污水及其微生物特性[J].中国给水排水，2022，38（19）：54-60.
[3] 郑伟波，单伊娜，胡如意，等.高效沉淀池+反硝化深床滤池用于污水厂提标改造[J].中国给水排水，2021，37（16）：124-129+136.
[4] 储杰.高效纤维束滤池用于污水厂提标改造的中试研究[J].工业水处理，2021，41（11）：99-102.
[5] 王国亮，刘劼，孙红芳，等.西安市第十污水处理厂准Ⅳ类水提标改造方案的工艺比选及实施建议[J].环境工程学报，2021， 15（10）：3428-3436+3164.
[6] 李红丽，朱历，纪荣平.前置反硝化生物滤池改进工艺处理水产养殖废水研究[J].水处理技术，2021，47（5）：106-110.
[7] 白华清，贺阳，袁绍春，等.改进型Bardenpho+反硝化滤池用于污水厂提标改造[J].工业水处理，2021，41（12）：132-136.
[8] 宋永莲，杨丹丹，郑侠.悬浮滤料在上向流反硝化滤池中试装置中的应用[J].化工环保，2022，42（1）：119-123.
[9] 刘彩风，胡海冬，廖可薇，等.污水处理厂中溶解性有机硫的浓度分布和分子转化特征[J].环境科学学报，2022，42（6）：12-23.
[10] 王林，张浩浩，吴兴海，等.反硝化生物滤池深度脱氮中试运行效能及微生物菌群分析[J].同济大学学报（自然科学版），2021，49（12）：1727-1737.
猜你喜欢 处理工艺 转炉高效复合吹炼工艺的开发与应用山东冶金(2019年6期)2020-01-065-氯-1-茚酮合成工艺改进世界农药(2019年2期)2019-07-13视频后期剪辑制作中镜头时长的处理戏剧之家(2016年19期)2016-10-31声乐演唱中艺术与情感的深入处理戏剧之家(2016年19期)2016-10-31桥梁软土基础处理应用科学与财富(2016年28期)2016-10-14一段锌氧压浸出与焙烧浸出工艺的比较铜业工程(2015年4期)2015-12-29FINEX工艺与高炉工艺的比较新疆钢铁(2015年3期)2015-11-08络合铁脱硫工艺在CK1井的应用石油化工应用(2014年8期)2014-03-11W ELDOX900钢焊接工艺评定机械制造文摘(焊接分册)(2013年6期)2013-03-20
