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    随着我国发展的深入和经济的不断发展,作为市政公用领域内的水务行业走向开放、走向市场化已成为必然趋势。我国水务行业在国家相关政策的指导下,近十几年来实行了市场开放,允许私人资产参与供排水设施的投资、建设和经营,推行运营主体和产权多元化的市场化。
 
  设计规范
 
  污水处理厂一二三期项目的污水处理量总和达120万吨/天,一二期项目的出水TN 总氮小于15mg/l,三期项目的出水TN总氮小于12mg/l,建成后将成为目前全世界最大的反硝化深床滤池,由技术提供全套核心设备及技术并提供工艺性能承诺。本次杭州七格污水处理厂提标改造最大的变化在于“一池三用”,就是在传统滤池去除悬浮物的基础上,增加了反硝化脱氮以及除磷的功能。
 
反硝化深床滤池
 
  目前国家十分重视水资源的保护和循环利用,鼓励发展循环经济、支持可持续发展、强力推行节能减排、重视绿色环保产业发展。因此,杭州七格项目将对国内的中大型污水处理厂的改建起到示范性作用。污水的深度处理工艺有很多种,技术提供的工艺具有更多的功能性,从整体的投资角度,即从生命周期成本角度来看是合理且极具竞争力的。而且从投资成本、运营成本、维护成本三方面综合比较,也有较明显的优势,这对于其他工程、区域的业主及政府也是一个借鉴。
 
  反硝化滤池的工程设计
 
  反硝化滤池
 
  二沉池出水进入滤池前端的混合池内,其中设置功率为5.5kW的搅拌机1台;同时增设碳源投加点,长度、宽度、深度分别为3m、3m、5.8m。混合池出水经配水渠进入滤池,滤池结构为矩形的钢筋混凝土,将其分割成4个小部分,单个尺寸为13.4m、5.8mm、5.8m。过滤周期共计23.5小时,其中水、气的冲洗强度分别为每秒4.2L/m2、25.6L/m2。
 
  为了保证气和水均匀分布,并提高反冲力度,采用气水分布滤砖技术,反冲水进入滤砖后,会在一级分配腔内形成梯度分布;然后经过限流孔进入补偿腔,此时反冲强度明显提高,并经过滤砖分配孔进入滤床。如此一来,滤床反冲洗期间,反冲洗水强度均匀稳定,能够提高反冲洗效率,延长滤池的使用寿命,并减少维护检修工作量。另外,支承层采用3种级配砾石,小粒径为3.2-6.4mm,中等粒径为6.4-12.7mm,大粒径为12.7-19.1mm;滤料使用石英砂,粒径在1.7-3.35mm之间。
 
  综合水池
 
  反硝化滤池建设完成后,还要配套建设新的综合水池,主要包括二级泵池、反冲洗废水池、反冲洗水池等组成。其中,二级泵池的作用,是提升二沉池来水从而进入滤池混合池,长度、宽度、深度为6m、6m、5.3m,设置潜水提升泵3台,单泵扬程为5m,流量为每小时850m3。反冲洗废水池的作用,是缓冲反冲洗产生的废水,尺寸大小为6m、6m、3.3m,设置功率2.2kW的潜水搅拌机1台。反冲洗水池有两个作用,一是滤池的集水池,能减小下游水位对滤池出水渠道水位的影响;二是反冲洗用水的集水池,以满足滤池反冲洗操作时的水量需求。尺寸大小为6m、6m、5.3m,设置潜水提升泵3台,单泵扬程为12m、流量为每小时590m3。
 
反硝化深床滤池
 
  反冲洗鼓风机房
 
  新建1座鼓风机房,长度、宽度均为6m,内部装设3台风机,单台功率为110kW,风压为58.8kPa,风量为每分钟60m3。另外,考虑到运行期间产生的振动和噪音,另外加用隔振沟、设备罩等设施。
 
  碳源投加系统
 
  在冬季低温条件下,为了满足碳源需求,增设1套碳源投加系统,用于反硝化滤池内的碳源投加,以提高生物脱氮效果,保证出水TN浓度达标。其中,选用醋酸作为投加碳源,投加位置在滤池前端的混合池内。醋酸储罐容积为10m3,设置3台加药泵,单泵扬程为60m,流量为每小时50L。碳源的投加采用前后反馈复合环路控制,系统能收集进水流量、氧浓度、硝基氮浓度信号,从而准确计算出投加数量,避免因投加过量造成出水BOD值过高。
 
  自控系统
 
  新增的自动控制系统,能够和超声波液位计联动,从而实现自动调节运行的功能。控制软件包括反冲洗周期设定、反冲洗频率设定、进水泵控制、反冲洗鼓风机控制、电动蝶阀和闸门控制、碳源投加量控制等。
 
  反硝化滤池的调试和效益
 
  本次提标改造工程的工�技术可靠,改造后系统水质、水量冲击负荷承受能力明显提高,提高了出水标准。污水经处理后,TN指标达到了一级B标准,COD、BOD、SS、TP、NH3-N则达到了一级A标准,在深化处理的同时节约了资金成本。改造后的系统维护工作少,池体不需维护,因此管理更加方便。

  反硝化滤池的结构
 
  整体浇筑滤板和可调节滤头是滤池配水布气系统的技术进步,曝气生物滤池是上世纪八十年代末在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物接触氧化等生物膜工艺基础上吸取给水工艺气水冲洗滤池的设计思路而开发的污水处理新工艺,这种新型污水处理技术被称之为第三代生物膜反应器,它以颗粒滤料进行生物处理和过滤,其最大的特点是集生物氧化、降解、吸附和过滤截留悬浮物固体、定期反冲洗等特点于一体,既达到了理想的处理效果又使处理工艺简约化。
 
反硝化深床滤池
 
  反硝化深床滤池布气水装置,包括整体浇筑滤板、滤池、多个防堵可调式长柄滤头以及反洗布气装置,整体滤板水平设置在滤池内部,与滤池池壁连接在一起,防堵可调式长柄滤头均匀的设置在滤板内部;反洗布气装置设置在滤板与滤池底面之间。整体浇筑滤板能够与池体紧密连接,密封性能好,整体安装平整精度高,配合防堵可调式长柄滤头配水系统使用,具有结构强度好、施工简便、工艺技术可靠等优点。
 
  (1)采用反硝化滤布滤池处理城市污水厂二级出水,当进水TN为14.5mg/L,水力负荷为≤2.0m3/(m2?h),碳源投加量≥40mg/L时,通过该设备可以使出水TN达到8mg/L以下。水力负荷对总氮的去除效率有较大的影响,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%。
 
  (2)在相同的滤布水力负荷条件下,碳源的利用率随着碳源投加量的增加而降低。乙酸钠投加浓度分别为30mg/L,40mg/L以及50mg/L,对应的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。
 
  (3)不同填料层高度对总氮去除率差异较大,总氮去除主要在0-0.6m填料区域内进行,高达31%。
 
  (4)在1.0~2.25m3/(m2?h)的通量范围内,滤布出水SS为5.5~7.2mg/L,均满足一级A排放标准,但滤布滤池的反冲洗周期会随着通量的增加而缩短。
 
  反硝化滤池的运行
 
  在实际运行过程中,在气温适宜的条件下投加碳源,培养反硝化细菌挂膜,培养好后不再外加碳源,此时主要功能是过滤,滤池进水中有少量BOD5,因此滤池中仍有相当数量的反硝化细菌。当TN超标,运行时只需补加碳源,反硝化功能很快恢复,在去除SS的同时,进一步反硝化脱氮,运行工况可灵活转换。反硝化过程中,各含氮基团或含氮化合物转变为氮气。含氮泡沫不断增多导致暴气头压力损失,因此,必须周期性排除过多的泡沫。另外,在重复脱氮的过程中,由于水体中碳的含量有限,因此须持续补充碳,以保证生化效果。
 
  常用添加剂有:甲醇、乙酸、乙酸钠、或葡萄糖等。冬季低温反硝化效果不好时,深床滤池投加碳源作为反硝化滤池去除SS和TN,春秋季及夏季温度较高时,深床滤池不用外加碳源即可灵活转换成砂滤池去除SS。能确保一级A的出水要求,出水SS小于10mg/L,使整个污水处理系统能承受更大的水质和水量的冲击负荷,同时为更为严格的出水标准留有空间。通过滤池控制软件系统及现场控制柜,以控制滤池运行、反冲洗及碳源投加。二级出水进入反硝化深床滤池,滤池为矩形钢筋混凝土结构,过滤周期T=23.5h,冲洗周期0.5h,冲洗时间6min,滤池正常运行情况下需有氮气驱除功能,通过水冲扰动去除反硝化滤池中的氮气,扰动频率2~4h/次,水冲流量12L/m2·s,历时3~5min。
 
反硝化深床滤池
 
  影响因素与控制条件
 
  1) 硝化反应主要影响因素与控制要求
 
  ①好氧条件,并保持一定的碱度。氧是硝化反应的电子受体,硝
 
  化池内溶解氧的高低,必将影响硝化反应的进程,溶解氧质量浓度一般维持在2~3mg/L,不得低于1mg/L,当溶解氧质量浓度低于0.5~0.7mg/L时,氨的硝态反应将受到抑制。
 
  硝化菌对pH值的变化十分敏感,为保持适宜pH值,废水应保持足够的碱度以调节pH值的变化,对硝化菌的适宜pH值为8.0~8.4。
 
  ②混合液中有机物含量不宜过高,否则硝化菌难成为优势菌种。 ③硝化反应的适宜温度是20~35℃。当温度在5~35℃之间由低向高逐渐升高时,硝化反应的速率将随温度的升高而加快,而当低至5℃时,硝化反应完全停止。对于去碳和硝化在同一个池子中完成的脱氮工艺而言,温度对硝化速率的影响更为明显。当温度低于15℃时即发现硝化速率迅速下降。低温状态对硝化细菌有很强的抑制作用,如温度为12~14℃时,反应器出水常会出现亚硝酸盐积累的现象。因此,温度的控制时相当重要的。
 
  ④硝化菌在消化池内的停留时间,即生物固体平均停留时间,必须大于最小的世代时间,否则硝化菌会从系统中流失殆尽。
 
  ⑤有害物质的控制。除重金属外,对硝化反应产生抑制作用的物质有高浓度NH4-N、高浓度有机基质以及络合阳离子等。