1.反硝化深床滤池工艺说明

       反硝化深床滤池属于污水处理中深度处理过滤工艺的一种处理工艺，20世纪70年代最早起源于美国。该处理工艺功能集中，运行灵活，可以同时起到物理过滤截留SS（悬浮物）、化学微絮凝除TP（总磷）、生物反硝化去除TN（总氮）的作用。

       反硝化滤池采用特殊规格及形状的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质，同时深床又是硝酸氮(NO3-N)及悬浮物极好的去除构筑物。2～4 毫米介质的比表面积较大。1.80m深介质的滤床足以避免窜流或穿透现象,即使前段处理工艺发生污泥膨胀或异常情况也可减少滤床水力穿透现象发生。介质有较好的悬浮物截留功效，在反冲洗周期区间，每m2 过滤面积能保证截留≥7.3kg的固体悬浮物。固体物负荷高的特性大大延长了滤池过滤周期，减少了反冲洗次数，并能轻松应对峰值流量或处理厂污泥膨胀等异常情况。悬浮物不断的被截留会增加水头损失，因此需要反冲洗来去除截留的固体物。由于固体物负荷高、床体深，因此需要较高强度的反冲洗。滤池采用气、水协同进行反冲洗。反冲洗污水一般返回到前段处理单元。

       去除TN：利用适量优质碳源，附着生长在石英砂表面上的反硝化细菌把NOx-N转换成N2完成脱氮反应过程，作为后置反硝化滤池的世界发明者，经过多个工程经验和数年的历史数据表明，在前端硝化反应较完全的情况下，反硝化深床滤池的技术可稳定做到出水TN≤10mg/l。在反硝化过程中，由于硝酸氮不断被还原为氮气，深床滤池中会逐渐集聚大量的氮气，一方面这些气体会使污水绕窜介质之间，这样增强了微生物与水流的接触，同时也提高了过滤效率。但是当池体内积聚过多的氮气气泡时，则会造成水头损失，这时就必须采用反硝化深床滤池技术驱散氮气，恢复水头，每次持续 2-5分钟，此过程为反硝化深床滤池的独特技术，其它脱氮滤池无此功能。

       去除SS：通常每毫克SS中含BOD5：0.4～0.5毫克，因此在去除固体悬浮物的同时，同时也降低了出水中的 BOD5。另外，出水中固体悬浮物含有氮、磷及其他重金属物质，去除固体悬浮物通常能降低部分上述杂质，配合适当的化学处理， 能使出水总磷稳定降至0.5mg/l以下。反硝化滤池能轻松满足SS不大于8mg/l（通常SS 5mg/l左右）的要求。

       去除TP：微絮凝直接过滤除磷，世界上应用微絮凝直接过滤技术历史最长和最成熟的即是我公司的深床滤池技术，是省去沉淀过程而将混凝反应与过滤过程在滤池内同步完成的一种接触絮凝过滤工艺技术。

       2.反硝化滤池具有独特的工艺特点

     （1）该滤池粗滤料、深滤床对系统连续、稳定、高效运行提供了基础保证。

     （2）专有的气水联合反冲冼装置、布气装置、操作工艺等系统集成技术有效解决直接过滤、生物滤池生物膜脱落堵塞滤池的问题。

     （3）反硝化深床滤池持续运行，在去除NO3-N的同时产生氮气形成“气堵”。再继续运行，过滤阻力损失持续增加, 甚至发生过滤短流, 恶化出水水质。

专有的驱除氮气技术、即释氮循环技术，有效解决水过滤工艺常见的“气堵”堵塞问题，特别适用于生物反硝化工艺最终产物一氮气吹脱的工艺特点。

     （4）完整性、集成化自动化装置与技术、在线监测仪器、计算机程序控制, 可以保证整体工艺长期、稳定、可靠地连续运行、气水反冲、驱除氮气等操作, 有效解决人工操作几乎无法完成的工艺过程控制问题。

       3.反硝化深床滤池的技术优势

       3.1.气水分布滤砖

       我公司致力于为客户提供全套滤池系统，利用滤池技术和经验为客户提供金牌服务，为滤池的长期运行提供保驾护航。气水分布滤砖经历数次技术革新升级，铸就滤砖最合理的水力分配特征、精益求精的细节设计、最彻底的清洗效果、更宽的池体适应性、最经济的配水渠布置、最短的安装周期。

       3.2.技术特征

       反硝化深床滤池采用的滤砖为具有二次配水配气的S型滤砖，滤砖的作用为：

       A.提供承托砾石和砂砾的固体结构。

       B.防止砾石进入配水系统。

       C.尽可能降低水力冲击对滤池内部构件的损坏。

       D.滤出液通过滤池排出顺畅。

       E.整个滤床区域的反冲洗气体和水流的分配均匀，确保冲洗后滤料面平整。

       F.把反冲洗系统与生物反应系统隔开，避免发生气水分布系统生物堵塞。

       气水分配滤砖整体采用HDPE（高密度聚乙烯）材质，具有出色结构强度和韧性，滤砖安装完成后20年运行免维护。

        每块滤砖能同时完成反冲洗配水配气性能，滤砖带自动补偿功能，做到更均匀的配水配气性能。

        滤砖为双层配水配气系统：一级分配腔，二级补偿腔。通过一次配水腔后的反冲洗水在二次配水腔内根据压力差产生逆向补偿，从而使得整个滤池过滤面积上最终的整体反冲洗水、气压力均匀。滤砖内部二次配水设计确保反冲洗水和气体在整个滤池反冲洗气水分配系统的每一个扩散孔处均匀分布。在一块滤砖内同时完成气水均匀分配，不存在配水配气盲区，反冲洗无死区。

        3.3.最合理的水力分配

        传统快滤池和V型滤池采用的滤头/滤板配水系统、依靠流体反射配水配气滤砖均为单层配水系统。单层配水系统，存在固有的反冲强度梯度，反冲强度分布的不均匀且存在反洗冲洗盲区，反冲洗效果不好。

        领先的二次配水设计确保了水和气体在更长的滤砖长度上的每一个扩散孔处均匀分布。在 “S型”滤砖中，反冲水由一级分配腔进入滤砖，因为在距反冲洗进口最远的地方有更多的水和气从开孔处流出，导致一次配水腔配气配水不均匀。一次配水腔流出的不平衡水流在二次配水腔产生逆向水流，从而形成补偿使得沿滤砖长度方向上最终的整体压力均匀。为滤床反冲洗提供非常均匀平稳无盲区的反冲洗水，提高反冲洗效率，延长滤池运行周期。

                                                        图S型滤砖配水效果——均匀平稳

       3.4.精益求精的细节设计

       通过滤砖的上流的气体能够在滤砖中产生一个低压带，某些孔口会形成缺水现象，甚至出现反向水流。我公司为S型技术的滤砖设计了一种回水槽，以确保稳定的和持续的水流可以从上部的孔口流出。回水槽设计用于从新回到滤砖的水流可以补偿低压区域。滤砖性能得到的显着的改进，从而达到了更好的处理效果，特别在双侧面设计中尤为明显。补偿腔空气导流板则是为保障整排滤砖配气均匀型所精心设计，追求滤砖配气的最佳效果。

       3.5.最彻底的清洗效果

       传统的滤板/滤头配水配气系统和依靠流体反射配水配气滤砖系统在配水配气系统上方存在反反冲洗盲区，这将意味着反冲洗气、水不能够对滤料起到有效的反冲洗。在长期运行中，承托层/滤料中会堆积大量的污泥，增大水头损失，缩短过滤周期，存在承托层扰动隐患。

       我公司的S型滤砖都以近距离地彼此隔离（240个孔口/m2），不阻塞孔口为特点，从而使得气体和反洗水得到均匀无盲区的分布。把过滤系统的无障碍运行作为目标，从而使过滤介质达到更好的清洁效果。

                           图3.2 滤头和一段式滤砖配水配气效果 图3.3 S型滤砖配水配气效果

        3.6.最简便的安装方式

        S单块滤砖约10kg，采用承插口和密封圈的连接方式。针对不同的项目设计，加工出厂后的滤砖在现场不需要做任何调整，只需要通过专用工具快速的完成滤砖的组装，滤砖的池内铺设类似于居民家中铺地面砖一样便利。

        由于配水配气滤砖的高度仅约0.3m，大量节省了土建池体高度；且池体内部不需要任何预埋件，不需要任何滤粱，滤柱等，池体结构简单；滤砖安装时，池底先铺设C30 混凝土找平，再铺设滤砖，底部混凝土初步凝固后，相邻滤砖以及与池壁的缝隙内需要灌注C30 混凝土，使得整个气水分配系统与池底成为一个整体，坚固耐用。由于滤砖安装是土建完成后池底边铺设混凝土边安装，因此对池底土建精度要求较低。大大的降低了土建施工的费用和配水配气系统的安装成本。

       3.7.结构简便的反洗空气管道系统

       反硝化深床滤池反冲洗空气管道系统结构简单，安装非常方便，反硝化深床滤池每格池子只有一根不锈钢配气管，配气主管伸出若干根配气支管，配气支管深入到每排滤砖的一级分配腔，提供一排滤砖面积滤料反洗所需气量，通过滤砖来均匀地分配到池子内部，反硝化深床滤池配气管的安装非常方便，现场通过法兰与滤池反冲洗空气主管道连接，每格滤池的配气主管采用不锈钢支架固定在配水渠内，滤池池底不再需要任何配气管及不锈钢固定支架。为防止焊渣等杂质进入空气管，堵塞滤砖，反冲洗空气管在工厂内即完成焊接，出厂前通过质量检测。

       3.8.碳源投加控制

       深床滤池作为作为后置式反硝化滤池，进水有机物含量很低，反硝化滤池需要投加碳源，碳源的投加精确直接影响运行费用和反硝化滤池脱氮效果。碳源的过量投加不仅仅造成运行成本过高，且有出水COD、BOD升高的风险，而当碳源投加量不足的时候，反硝化脱氮反应受到影响，出水硝态氮又不达标。因此碳源的精确投加对于后置式反硝化滤池尤为重要。

       碳源的投加量除了与进、出水硝基氮浓度有关，还与反硝化滤池进水溶解氧浓度有关。较高跌水引起进水溶解氧升高，需要消耗额外的碳源。

碳源投加系统，采用前馈+后馈形式控制，精确投加碳源，出水水质有保证。滤池能够实现基于需去除的硝态氮的负荷量来控制碳源的投加量，即系统自动获取滤池的进水流量，结合滤池的进、出水硝酸盐浓度，溶解氧DO浓度，通过碳源投加现场控制柜内置软件的计算，结合硝态氮出水后反馈机制，定期小比例的修正碳源投加值，发出指令控制加药泵的碳源投加量，避免碳源投加过量和不足。

       3.9.液位控制

反硝化深床滤池可以采用变水位控制和恒水位控制，恒水位控制较变水位控制设备和仪表投资稍高一点，而变水位控制滤池的土建池高稍高一些，对于污水反硝化深床滤池而言，反硝化深床滤池推荐采用恒液位控制，主要原因还是避免滤池进水过高的跌水造成溶解氧的增加，滤池溶解氧的增加意味着更多的碳源消耗并降低有效的缺氧状态下的滤层厚度，影响出水水质。

       3.10.氮气释放工艺

       随着反硝化过程的进行，污水中的硝酸盐在微生物作用下，反硝化生产氮气，氮气逐渐累积在滤料层中，减小过滤后水通过滤层的空隙，造成滤池水头损失增加。针对仅由于氮气积累造成的过滤水头增加，可通过单独的水反冲释放滤层中积累的气体，减小滤池运行中的水头损失，保障滤池过滤滤速。本项目氮气释放的周期约为3h，可以通过在线仪表监测进水流量及硝酸盐量，PLC系统自动计算滤层需要做氮气释放的周期，也可以通过运行经验在上位机上直接设置氮气释放周期。氮气释放工艺操作流程：关闭进水阀、关闭出水阀，启动反冲洗水泵，打开反冲洗进水阀门，反冲洗2-5分钟，逆向的水流将积累在滤层中的氮气释放到大气中，恢复滤池运行，氮气释放周期通过进水质、水量自动换算氮气释放周期和液位趋势联合控制。反硝化深床滤池在氮气释放过程中不排放废水。

       3.11.滤料及承托层选择

       滤料是滤池过滤和反硝化的实际载体，直接影响滤池出水效果，我公司通过大量的项目和试验数据积累得出适合于反硝化深床滤池的滤料。对于常规污水深度处理我们采用如下规格滤料，针对特殊进水水质，我们会对滤料的深度及规格做相应的调整。

滤料采用高品度硅砂，至少95％含硅石量。承托层采用天然鹅卵石。               

       3.12.气/水反冲洗工艺

       关闭进水阀，降低液位->关闭出水阀

       打开反洗排水阀

       确认风机排空阀打开状态，启动反洗罗茨风机

       打开反冲洗进气阀，关闭风机排空阀，空气反冲洗大约2分钟

       启动反冲洗水泵，打开反冲洗进水阀，气/水同时反冲洗大约10分钟

       打开风机排空阀->关闭罗茨风机，关闭反冲洗进气阀

       继续水单独反冲大约5分钟，脱除滤池内的残留空气以及残留的反洗废水

       关闭反冲洗进水阀和反冲水泵

       关闭反洗排水阀，打开进水阀和出水阀，滤池恢复运行

       滤池需定期反冲洗，反冲洗模拟人的搓手模式，大量强有力的空气使滤料相互搓擦，使截留的 SS 全部清洗出池，冲洗用水一般为总量的1-3％。滤池运行如下图所示：

           图1      气 洗                           图2       气水同时反冲

                                                           图3       水洗                               图4     过滤