全国服务热线:13373623558

深床反硝化滤池滤砖提标改造工程案例

来源:未知 发布日期:2018-09-30 09:21 浏览:
近年来,我国的污水处理能力得到广泛提升,很多城市的市政污水已经得到全面的收集处理。城市污水经常规活性污泥法等二级处理后,虽然BOD去除率可达90%以上,但脱氮率一般仅为20%-50%。对很多以污水厂出水作为补水水源的水体来说,总氮是导致水体富营养化的关键因素。
 
  目前国内城市污水厂通过提标改造,出水水质已经达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准,其出水总氮已经小于15mg/L,要想在此基础上继续削减总氮排放,只能从两方面着手:一是提高现有污水处理系统的碳源利用效率,继续削减总氮;二是在污水厂尾水中外加碳源,通过反硝化实现脱氮。由于城市污水中可作为反硝化的碳源总量一定,决定了第一种方式对总氮削减的提升空间也有限,且由于各污水厂具体处理工艺不同,很难实现标准化改造措施。通过投加外碳源后进行反硝化过滤脱氮的方式,是目前污水厂尾水脱氮最有效的手段。
 
深床反硝化滤池滤砖
 
  由于反硝化滤池一般采用石英砂滤料,通过滤料上的生物膜来实现反硝化,微生物太少则效率不高,过多则滤料容易板结和堵塞。另外反硝化滤池水头损失较大,运行过程中的氮气释放也会影响过滤。为了解决上述问题,设计开发了反硝化滤布滤池,并进行中试研究。
 
  中试装置介绍
 
  中试装置的流程图如图1所示,市政污水厂二沉池出水接引水罐,经进水泵提升至反硝化滤布滤池中试设备,在水泵的出水管上投加碳源。
 
  反硝化滤布滤池中试设备的剖面图如图2所示。反硝化滤布滤池中试设备的底部设进水口,中部设柔性填料区,上部为泥水分离区,柔性填料上生长供反硝化的生物膜。加过碳源的原水从底部进入后,穿过中间的柔性填料层,经反硝化脱氮后,进入上部泥水分离区域。此区域内设滤布过滤装置,将水中的悬浮物与水分离,清水穿过滤布经出水口排出。随着滤布上截留的悬浮物越来越多,滤池内的水位会不断上升,当上升到规定液位时,滤布上的转刷会被启动,被滤布截留的悬浮物经转刷清洗后,由回流泵输送至进水端,从而保证了设备内部的污泥浓度,当污泥量过大时,通过底部的排泥阀排出。    
 
  试验结果
 
  (1)水力负荷对TN去除效果的影响。以乙酸钠为碳源,投加浓度为40mg/L,以滤布滤速为主要参数,不同水力负荷条件下,总氮的去除率。
 
深床反硝化滤池滤砖
 
  总氮的去除效率随着水力负荷的升高而呈现降低的趋势。当水力负荷为1.0~2.25m3/(m2・h)时,总氮平均去除率由62%降至 38%。表明不同的水力负荷条件对总氮的影响较大。水力负荷越小,污水在系统内的停留时间越长,基质与生物膜的接触时间越长,同时水力负荷小,水力扰动小,对生物膜的冲刷作用小,因此生物膜较厚,容易在生物膜内部形成厌氧微环境,为反硝化菌脱氮创造有利条件;随着水力负荷增加,水流对生物膜的冲刷作用逐渐增强,生物膜变薄,厌氧环境被破坏,反硝化菌活性较低,但较快的传质条件能够保证好氧反硝化细菌底物充足,因此在较大水力负荷条件下,好氧反硝化细菌完成脱氮任务。但随着负荷的进一步增加,基质与生物膜之间没有有效的接触时间,因此去除效率大幅度下降。故而水力负荷对总氮的去除效率有较大的影响。
 
  (2)碳源投加量对总氮去除效果的影响。
 
  在滤布水力负荷为1.5m3/(m2・h)的条件下,分3个阶段投加乙酸钠,浓度分别为30mg/L,40mg/L以及50mg/L,试验结果如图4所示。去除单位总氮的乙酸钠平均投加量分别为6.3mg/mg、7.2mg/mg以及7.9mg/mg。这说明随着碳源投加量的增加,碳源的利用率相应降低。
 
  (3)TN变化规律。
 
  在进水总氮13.5mg/L,水力负荷2.0m3/(m2・h)的条件下,不同填料层高度对总氮去除效果的影响如图5所示。在填料层0~0.6m段,总氮的效果明显,0.6m处有高达31%的去除率,随着填料高度增加,总氮仍有一定的去除率,但效果没有滤池底端明显。最终出水总氮去除率达到43%,出水总氮为7.64mg/L,小于15mg/L,总氮去除主要在0-0.6m填料区域内进行。
 
深床反硝化滤池滤砖
 
  (4)出水SS。
 
  滤布在不同的通量下,其出水SS如图6所示。由图可知,在1.0~2.25m3/(m2・h)的通量范围内,滤布出水SS为5.5~7.2mg/L,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准。但随着通量的增加,会使滤布滤池的反冲洗周期缩短。

  反硝化生物滤池的启动
 
  设备运行调试:滤池以5m3/h进水,以自来水代替甲醇,检查提升泵1、提升泵2、反冲洗水泵、反冲洗风机以及加药泵能否正常运行,进水、出水流量计能否正常显示流量读数,检查现场管路、阀门等有无漏水情况。经3~4日联动运行,若未发现不正常情况,可以进入挂膜调试阶段。
 
  挂膜调试:挂膜方法是先间歇培养,再进行负荷渐增的连续流进水。即首先用自来水配制一定浓度的甲醇溶液作为碳源,然后滤池以2m3/h进水并适量泵入甲醇溶液(其中甲醇投加量是指泵入甲醇后的污水中甲醇的浓度)。滤池进水8h左右后,停止进水,让滤料与泵入甲醇的污水充分接触16h后再进水8h,如此反复6~7天,随后保持连续进水,并逐步增加进水量,同时逐步增加甲醇投加量。在此期间,通过测定进出水的水质变化,间接反映生物膜的生长情况,及时对运行参数进行调整,进一步增加进水水力负荷,将进水量增加至5m3/h甲醇投加量增加至90mg/l,对生物膜进行驯化。
 
  反冲洗工况:在运行过程中,随着运行时间的推移,生物膜由于增殖而逐渐增厚,同时滤层截留的SS不断增加,使滤层阻力不断增加最终达到极限水头损失,此时需对滤池进行反冲洗,去除滤池内老化的微生物膜及滤床截留的SS,以恢复其处理能力。该工艺采用快速降水位+气水联合反冲洗,即快速排水――气洗――气水联合洗――水洗,从实际运行情况来看,反冲洗时间控制在气洗4min,气水联合洗6min,水洗8min较为合适。
 
深床反硝化滤池滤砖
 
  分析项目及方法
 
  各项指标均按标准方法监测[2]。CODcr:重铬酸钾法;NH4+-N:纳氏试剂光度法;NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO3--N:紫外分光光度法;TN:过硫酸钾氧化-紫外分光光度法;溶解氧(DO)采用WTW Durox325溶解氧测定仪测定;pH采用HACH phc101 pH分析仪测定。
 
  结果与讨论
 
  TN、NO3--N、NO2--N、NH4+-N的去除分析
 
  经过前期的间歇培养后,反硝化滤池从3月21日开始以5m3/h连续进水,滤速为6.25m3/(m2・h),整个试验期间水温为20~24℃。从图2可看出,反硝化滤池TN的去除效果与甲醇投加量有关。TN的去除主要是反硝化作用的结果,即在缺氧条件下,反硝化细菌利用污水中的有机物作为电子供体,把NO3--N和NO2--N的还原为N2,致使TN浓度降低,所以TN的去除程度可以反映反硝化作用的实际效果。
 
  Fig.2 Effect of TN removal under different Methanol dosage
 
  整个试验期间进水TN浓度变化范围是20.7~31.4mg/L,3月21日~3月26日,甲醇投加量以26mg/L、37mg/L、54mg/L梯次增加,TN的去除量介于4.6~9.9mg/L之间,效果不理想,出水TN浓度仍然大于15mg/L,未能达到一级A标准。这说明在反硝化脱氮过程中,反硝化细菌可利用的碳源物质不足,即不能为氮元素从硝态氮或亚硝态氮形式还原成氮气提供足够的电子。3月27日~4月11日,甲醇投加量增至90mg/L并保持不变,此期间出水TN浓度迅速降低,3月27日就下降到15mg/L以下,达到一级A标准[3]的要求,然后到3月31日降至最低。
 
  3月31日~4月11日,出水TN都在5mg/L以下波动,TN去除率范围是82.0%~99.9%,均值为91.8%,这表明该期间反硝化滤池达到了稳定运行状态,TN去除效果良好。从4月12日开始,甲醇投加量突降至30mg/L,反硝化过程又出现碳源不足的情况,导致在此期间出水TN浓度迅速上升,并在4月15日达到了16.4mg/L,此时TN去除率也达到了39.3%。在3月21日~4月11日期间,进水NO3--N浓度范围是18.8~28.6mg/L,均值为23.4mg/L。从上面分析可知,反硝化滤池运行稳定运行期是3月31日~4月11日,此期间出水NO3--N浓度几乎接近于0。而3月21日~3月30日,由于刚开始反硝化细菌可利用的碳源不充足,所以出水NO3--N浓度刚开始较高。另外,4月12日~4月15日,由于甲醇投加量的突降,出水NO3--N浓度出现了反弹。