【摘要】在一套連續(xù)流濾池系統(tǒng)中，綜合采用氣提、反硝化、絮凝過(guò)濾工藝，在專門(mén)開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)與設(shè)備系統(tǒng)支持下，培養(yǎng)出反硝化細(xì)菌，在很短的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)精確脫氮，并完成除磷除懸浮物，將一級(jí)B的排放水處理各項(xiàng)指標(biāo)全面達(dá)到一級(jí)A的水平，且占地面積小，全自動(dòng)化控制，投資及運(yùn)行費(fèi)用低。

我國(guó)是水資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，近二十年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源問(wèn)題越來(lái)越突出，將污水處理后重新回用的問(wèn)題已經(jīng)引起了廣泛的重視。國(guó)內(nèi)外水環(huán)境管理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，污水深度處理與回用是通向健康水循環(huán)的橋梁。推進(jìn)污水深度處理，普及再生水回用是人類與自然兼容協(xié)調(diào)，創(chuàng)造良好水環(huán)境，促進(jìn)循環(huán)型社會(huì)發(fā)展進(jìn)程的一項(xiàng)重要舉措。

近年來(lái)以污水回用為目的的深度處理技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了一系列新技術(shù)，如脫氮除磷新技術(shù)、膜處理技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)等，通過(guò)進(jìn)一步去除污水中各種不同性質(zhì)的污染物質(zhì)，能夠滿足多種回用水質(zhì)的要求。

本項(xiàng)目研發(fā)的深化處理系統(tǒng)在于將脫氮反硝化生物反應(yīng)、除磷化學(xué)過(guò)程以及對(duì)懸浮物的物理過(guò)濾過(guò)程融合在同一連續(xù)流過(guò)濾器中進(jìn)行，并且開(kāi)發(fā)出精確的控制與加藥系統(tǒng)，使得其反應(yīng)過(guò)程能夠被精確控制，既能夠達(dá)到排放要求，同時(shí)將投資運(yùn)行費(fèi)用降至最低。

(一)研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

目前在國(guó)外(主要在歐洲)的污水處理廠該項(xiàng)技術(shù)僅被運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域或污染濃度較高的污水，運(yùn)用于我國(guó)市政領(lǐng)域低濃度排放從一級(jí)B到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的提高，還沒(méi)有先例。同時(shí)由于各國(guó)的排放指標(biāo)與水質(zhì)狀況的區(qū)別，在工藝的過(guò)程控制方面也不盡相同。

我國(guó)目前的環(huán)保形勢(shì)非常嚴(yán)峻，淡水資源儲(chǔ)量不足，且越來(lái)越多的河流和湖泊污染嚴(yán)重，因此，通過(guò)污水深度處理提升再生水的利用價(jià)值和使用空間，具有明確且可行的重大意義，這不僅影響到經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也是中國(guó)在國(guó)際上維護(hù)國(guó)際形象的重要方面。

(二)主要研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容(包括要解決的主要問(wèn)題、解決方案、創(chuàng)新點(diǎn))

1、主要問(wèn)題

通常的污水處理廠采用二級(jí)生物處理后，出水滿足總磷總氮排放指標(biāo)是難點(diǎn)，即便是采用具備脫氮除磷功能的工藝，也很難保證出水達(dá)到1級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。如果要達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，總磷通常情況下需要采用傳統(tǒng)的深度處理方法處理二級(jí)生物處理后水、如絮凝沉淀與過(guò)濾等物理化學(xué)方法;但采用物理化學(xué)方法解決了磷的問(wèn)題，卻無(wú)法解決總氮的問(wèn)題，因?yàn)槠胀ǖ奈锢砘瘜W(xué)方法對(duì)總氮是沒(méi)有去除能力的�？偟�主要由氨氮與硝酸鹽氮組成，目前建成的與在建的絕大部分城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水最多只能基本保證氨氮指標(biāo)達(dá)標(biāo)，但綜合硝酸鹽氮指標(biāo)后，總氮也只能達(dá)到1級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。因此要想出水總氮達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，最直接有效的方法是在二級(jí)生物處理后出水中去除硝酸鹽氮以使總氮達(dá)到1級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

(1)脫硝酸鹽氮最經(jīng)濟(jì)有效的方法是采用反硝化生物反應(yīng)來(lái)進(jìn)行，而其中碳源與氮的比值是重要的制約因素，最少需要達(dá)到3：1。在經(jīng)過(guò)二級(jí)生物處理后，出水中碳源已經(jīng)被消耗了很大一部分，剩余的碳源不足以支持生物完成反硝化反應(yīng)所需要的碳源，因此在二級(jí)生物反應(yīng)后如果進(jìn)行反硝化，必須要添加碳源。碳源量太大，出水另兩項(xiàng)指標(biāo)COD與BOD5會(huì)超標(biāo)，碳源量不夠，又無(wú)法完成其脫氮功能。

(2)如果采用物理化學(xué)方法除磷串聯(lián)生物脫氮工藝來(lái)完成從一級(jí)B到一級(jí)A的提標(biāo)，需要兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，建設(shè)與運(yùn)行成本高。同時(shí)也很難控制。

(3)通常運(yùn)用活性污泥法帶反硝化反應(yīng)的工藝，如A2O等，需要的厭氧、缺氧停留時(shí)間長(zhǎng)，回流污泥量大，同時(shí)還需要精確控制溶解氧，投資大，運(yùn)行可靠性較差。

2、解決方案

將達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)生物處理出水引入連續(xù)流砂過(guò)濾器，通過(guò)控制系統(tǒng)根據(jù)流量、N\P\懸浮物指標(biāo)的積分關(guān)系，投加碳源培養(yǎng)反硝化細(xì)菌、在砂層上形成反硝化細(xì)菌生物膜，由于二級(jí)生物處理出水進(jìn)入具一定厚度砂層后，已經(jīng)自然形成缺氧環(huán)境，利于反硝化細(xì)菌生長(zhǎng)，同時(shí)巨大的砂粒總表面積能夠使反硝化細(xì)菌群落龐大，使其能在短時(shí)間內(nèi)消耗硝酸鹽氮。

通過(guò)投加除磷、除懸浮物絮凝劑與二級(jí)生物處理出水中的磷、可溶性及不溶性懸浮物形成可過(guò)濾微粒，通過(guò)位于過(guò)濾器中心完全獨(dú)立于砂層之外的氣提砂水分離單元，調(diào)節(jié)氣體供氣量使洗砂過(guò)程連續(xù)地運(yùn)行，既不會(huì)破壞缺氧環(huán)境，同時(shí)又能將附著于砂粒上反硝化細(xì)菌新陳代謝殘?bào)w與可過(guò)濾微粒去除，清水通過(guò)砂層溢流，含臟污的水通過(guò)單獨(dú)通道排出之污水處理前端，達(dá)到在同一濾池單元中實(shí)現(xiàn)除磷、脫氮、去除懸浮物并且部分降低COD\BOD5指標(biāo)的功能。

3、創(chuàng)新點(diǎn)

(1)將原來(lái)僅用于物理過(guò)程的砂濾注入了生物反硝化脫氮過(guò)程并能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制。

(2)將絮凝過(guò)濾、生物脫氮以及除磷三種不同原理的深度處理過(guò)程在同一個(gè)短程脫氮過(guò)程里同步完成。

(3)氣體量精確控制。

(三)連續(xù)砂濾介紹

1、污水通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入過(guò)濾器，通過(guò)中心進(jìn)水管和分配器進(jìn)入濾床。在上流過(guò)程中，水體被砂濾層凈化，并經(jīng)頂部溢流堰排出。被污染的濾砂沿中心提砂管底部被氣提至中心提砂管頂部，而后回落至中心洗砂管外圍的折板洗砂器并依靠重力沿洗砂器折板下落。

2、濾池內(nèi)濾后清水依靠水池內(nèi)清水液位與洗砂污水排放管的高度差沿折板洗砂器向上流動(dòng)從而將沿從折板洗砂器下落的濾砂清洗干凈。洗砂污水則從洗砂污水排放管排出池外。

3、被污染的濾砂沿中心提砂管底部被氣提至中心提砂管頂部，經(jīng)折板洗砂器回落至砂層。

(四)連續(xù)砂濾的技術(shù)特點(diǎn)

直接理論運(yùn)行成本統(tǒng)計(jì)表

(五)結(jié)論

污水深度處理反硝化脫氮、除磷、除懸浮物一體化連續(xù)砂濾系統(tǒng)是建立在水力學(xué)、過(guò)濾原理與微生物技術(shù)基礎(chǔ)上的一種污水深度處理系統(tǒng)及控制方式。與傳統(tǒng)的過(guò)濾方式比較，具備不停機(jī)沖洗、設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行操作簡(jiǎn)便、維護(hù)率低的優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)與設(shè)備為進(jìn)一步提高二級(jí)處理出水水質(zhì)與再生水處理提供了一種簡(jiǎn)潔集成的解決方案。