深床反硝化濾池的應(yīng)用現(xiàn)狀和工藝設(shè)計(jì)馬小杰;王夙;宣夢(mèng)茹【摘要】Deepbeddenitrificationfilterisoneoftheimportantprocessesforadvancedtreatmentofsewageindomesticandforeignsewagetreatmentplants.Forthepurposeofimprovingprocessdesignandapplicationlevelofdeepbeddenitrificationfilter,thecharacteristicsofthesaidkindoffilterwereanalyzed.Besides,theap-plicationstatusofdeepbeddenitrificationfilterforadvancedtreatmentofsewageindomesticandforeignsewagetreatmentplantswereintroduced,themainfactorsthataffectingthetreatmenteffectaswellasthesolutionmea-sureswerepointedout.Combiningwiththeprojectexample,thedesignofdeepbeddenitrificationfilterwasin-troduced,andthedifferencebetweenthesaidprocessandotherconventionaldenitrificationprocesseswerecom-paredfromaspectsoftechnologyandeconomy.%深床反硝化濾池是國(guó)內(nèi)夕卜污水處理廠深度處理工藝的重要選項(xiàng)之一，為提高深床反硝化濾池的工藝設(shè)計(jì)和應(yīng)用水平,分析了深床反硝化濾池的工藝特點(diǎn)，介紹了深床反硝化濾池在國(guó)內(nèi)外污水處理廠深度處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了影響深床反硝化濾池處理效果的主要因素和解決措施,并結(jié)合工程實(shí)例介紹了深床反硝化濾池的工藝設(shè)計(jì)，比較了該工藝與其他常見替代工藝之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)差異.【期刊名稱】《工業(yè)用水與廢水》【年(卷)，期】2017(048)006【總頁(yè)數(shù)】7頁(yè)(P38-44)【關(guān)鍵詞】深床反硝化濾池;反硝化;深度處理;工藝設(shè)計(jì)【作者】馬小杰;王夙;宣夢(mèng)茹【作者單位】上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院,上海200125;青浦區(qū)水務(wù)局,上海201799;上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院,上海200125【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】X505;X703.1為防止水域發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，城鎮(zhèn)生活污水處理廠出水排入國(guó)家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫(kù)等封閉式、半封閉式水域時(shí)，應(yīng)執(zhí)行GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。然而，TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)是目前國(guó)內(nèi)大部分污水處理廠在提標(biāo)改造過(guò)程中面臨的最大的難題之一［1-2］。深床反硝化濾池(DBDF)工藝將生物氧化與深床過(guò)濾有機(jī)結(jié)合，脫氮效果顯著，是反硝化工藝的典型代表之一，在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用廣泛，可為我國(guó)污水處理廠提標(biāo)改造所服務(wù)。本文分析了DBDF的工藝特點(diǎn)，介紹了DBDF在國(guó)內(nèi)外污水處理廠深度處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了影響DBDF處理效果的影響因素，并結(jié)合上海市竹園污水處理廠提標(biāo)改造工程實(shí)例介紹了DBDF的工藝設(shè)計(jì)，比較了該工藝與其他常見替代工藝之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)差異，旨在為我國(guó)污水處理廠采用DBDF工藝提標(biāo)改造提供參考。DBDF起源于美國(guó)［3］，到20世紀(jì)90年代，在美國(guó)和歐亞應(yīng)用廣泛。DBDF在美國(guó)多用在東南部溫暖地區(qū)［4］,處理對(duì)象多為小規(guī)模污水處理工程，包括工業(yè)污水處理，且主要用于TN質(zhì)量濃度低于5mg/L的反硝化作用［5］。我國(guó)對(duì)DBDFT藝的研發(fā)始于21世紀(jì)初，多應(yīng)用于一些污染重點(diǎn)保護(hù)水域的二、三線城市的小型生活污水處理廠。由于DBDF早期研發(fā)技術(shù)多以專利技術(shù)形式存在，公開資料較少。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)DBDF的學(xué)術(shù)研究鮮有新進(jìn)展，而我國(guó)對(duì)DBDF的研究側(cè)重工程應(yīng)用，以適應(yīng)國(guó)家或地方對(duì)污水處理廠提標(biāo)改造的要求。DBDF是一種將生物氧化與深床過(guò)濾有機(jī)結(jié)合的深度處理工藝，集生物脫氮及過(guò)濾功能為一體，采用特殊規(guī)格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)，同時(shí)深床（介質(zhì)層通常為1.8~2.4m［6］）又是硝酸鹽氮及SS極好的去除場(chǎng)所。在DBDF中，投加適量?jī)?yōu)質(zhì)碳源，附著生長(zhǎng)在石英砂表面上的反硝化細(xì)菌可將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮有效地轉(zhuǎn)換成氮?dú)猓瓿擅摰磻?yīng)。相比曝氣反硝化生物濾池，DBDF在濾料維護(hù)成本和脫氮效率等方面略有優(yōu)勢(shì)，多適用于容積負(fù)荷較低的污水處理［1］。相比連續(xù)流動(dòng)砂床反硝化濾池，DBDF管理相對(duì)簡(jiǎn)單。1.2.1除氣1973年，DBDF首次獲得美國(guó)專利，但濾池處理性能不穩(wěn)定。后來(lái)，隨著研究的深入，DBDF工藝可通過(guò)改進(jìn)其他組分獲得較穩(wěn)定的脫氮性能，這些技術(shù)同樣成為專利技術(shù)，包括使用反沖洗水來(lái)釋放氮?dú)獾确椒ǎ?］。DBDF具有一般濾池容易堵塞的特征，其較深的濾床不利于其填料利用率的提升，但能為反硝化菌提供有層次的棲息環(huán)境。在DBDF中，反硝化產(chǎn)生的氮?dú)鉄o(wú)法釋放不僅影響反硝化反應(yīng)的進(jìn)程，也會(huì)破壞濾床結(jié)構(gòu)。DBDF濾床較厚深，沖洗過(guò)程中水頭損失較大，采用水箱沖洗時(shí)需要建設(shè)較高的水箱，土建工程量較大。Savage等［8］提出在DBDF底部施加有壓力的水或空氣釋放氮?dú)獾姆椒?，該方法可?jié)省DBDF的土建成本。Slack［9］發(fā)現(xiàn)相比不連續(xù)下流雙層濾料濾池，連續(xù)上流活性砂濾池中濾床堵塞受氮?dú)鈿馀萦绊戄^小。Ledwell等［10］指出當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)的pH值過(guò)低，可導(dǎo)致CO2析出，同樣影響反硝化作用。在DBDF中，〃過(guò)濾-氣沖-氣水混沖-水沖-靜置（濾層恢復(fù)）-過(guò)濾”運(yùn)行周期的各階段均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，再進(jìn)一步精細(xì)化管理，則可消除氮?dú)鈿馀莸牟涣加绊懀?1］?；钚晕勰喾ㄒ筇嫉|(zhì)量比通常為20:1，反映出碳源對(duì)生物生長(zhǎng)的重要性。在實(shí)際污水處理工藝中，后段工藝出水的碳氮質(zhì)量比往往較低，甚至在4以下，這種現(xiàn)象在蛋白質(zhì)消費(fèi)率較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的城市生活污水中尤其顯著。因此，人為投加生物可利用碳源，既可以保證微生物正常生長(zhǎng)，也能增強(qiáng)對(duì)氮素的去除。Upton［5］指出以甲醇為補(bǔ)充碳源，DBDF可去除污水中70%以上的氮素，且補(bǔ)充碳源的成本為0.01￡/m3。王麗麗等［12］對(duì)比甲醇、乙醇、糖類物質(zhì)、纖維素對(duì)硝酸鹽廢水的反硝化作用發(fā)現(xiàn)：甲醇效果最好；糖類物質(zhì)會(huì)誘導(dǎo)非反硝化菌的過(guò)量生長(zhǎng)，且影響水中溶解氧含量；纖維素會(huì)使反應(yīng)對(duì)溫度敏感，且影響后期出水CODCr等指標(biāo)；乙醇比甲醇安全，可作為甲醇的替代物質(zhì)。很多DBDF工藝將甲醇作為碳源，并取得較好應(yīng)用效果［5］。Ledwell等［10］發(fā)現(xiàn)甘油和乙酸酯也能像甲醇一樣作為補(bǔ)充碳源，且前兩者能更加促進(jìn)生物體對(duì)氮素的吸收。Peric等［13］研究發(fā)現(xiàn)以甲醇作為碳源可以實(shí)現(xiàn)對(duì)較寬-N濃度進(jìn)水的脫氮處理，且投加乙醇或甘油時(shí)的濾池出水中m(CODCr)/m(-N)值與投加甲醇時(shí)相近，但投加甘油不利于濾池的反沖洗。沈曉鈴等［14］發(fā)現(xiàn)醋酸可以作為DBDF的碳源。無(wú)錫市蘆村污水處理廠采用乙酸鈉作為DeniteDBDF的碳源，在工藝管理得當(dāng)條件下，可取得較好運(yùn)行效果［15-16］。夏文輝等［17］發(fā)現(xiàn)DeniteDBDF可以采用醋酸作為碳源，且去除1mgTN需要投加0.0038元的醋酸。從目前的研究和工程應(yīng)用情況看，對(duì)DBDF工藝，首推甲醇作為碳源，其次為乙酸鹽。1.2.3磷源活性污泥法要求氮磷質(zhì)量比通常為5:1，反映了磷元素是微生物生長(zhǎng)的重要元素，因此DBDF反硝化細(xì)菌也需要磷元素維持正常生長(zhǎng)。通常，在DBDF進(jìn)水中投加適量生物可利用磷元素，如正磷酸鹽，可保證反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行［10］。美國(guó)巴爾的摩市后河污水處理廠的DBDF工藝采用補(bǔ)充磷元素提高反硝化速率。但也有研究指出DBDF可以不用補(bǔ)充磷源，例如：Neupane等［18］指出DBDF在不補(bǔ)充磷的條件下，可將水中TN質(zhì)量濃度從8~10mg/L降低到3mg/L以下（對(duì)應(yīng)-N質(zhì)量濃度為0.5~1.5mg/L）。Husband等［19］指出阿靈頓縣污水處理廠在提標(biāo)改造過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制DBDF，確保濾池在運(yùn)行過(guò)程中反硝化微生物處于健康狀態(tài)，同時(shí)指出有必要將磷控制在盡可能低的濃度范圍內(nèi)。根據(jù)DBDF進(jìn)水中磷元素含量情況和實(shí)際運(yùn)行效果，建議可適當(dāng)增加或降低進(jìn)水中磷元素含量，以期獲得最優(yōu)脫氮效果。1.2.4工藝參數(shù)盡管DBDF具有成熟的工藝參數(shù)推薦值，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，因地制宜地將已有工程參數(shù)調(diào)整到這些參數(shù)推薦值，同樣可獲得較好的脫氮效果。Upton［5］特別指出DBDF可以通過(guò)改造滴濾池獲得相同脫氮效果。Slack［9］發(fā)現(xiàn)將DBDF進(jìn)行間歇運(yùn)行且采用雙層過(guò)濾可獲得較好脫氮效果。Chen［20］將淹沒式好氧濾池、淹沒式硝化濾池和DBDF組合應(yīng)用，讓淹沒式好氧濾池出水先進(jìn)淹沒式硝化濾池，經(jīng)初步脫氮后再進(jìn)入DBDF，以進(jìn)一步脫氮。Ledwell等［10］指出加大濾池中污泥停留時(shí)間（可通過(guò)降低進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷、反沖洗周期或反沖洗力度等措施實(shí)現(xiàn)）同樣可以增強(qiáng)DBDF的反硝化作用。Kaldate等［21］研究俄亥俄州某污水處理廠不同濾池工藝性能，指出增大DBDF表面積可提高濾池去除污水中氮素和TSS的能力。蚌埠懷遠(yuǎn)縣污水處理廠采用硝酸鹽去除負(fù)荷為0.46kg/（m3?d）的DBDF對(duì)3萬(wàn)m3/d尾水進(jìn)行深度處理，DBDF初期運(yùn)行時(shí)，因二沉池跑泥，DBDF水位升高過(guò)快；當(dāng)將濾池反沖洗頻率由每天2次提高至3次后，濾池出水TP、TN和SS指標(biāo)均低于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行效果穩(wěn)定；在精確控制碳源投加量的情況下，TN質(zhì)量濃度可穩(wěn)定于8mg/L以下［22］。因此，優(yōu)化工藝參數(shù)有助于提高DBDF脫氮效果。DBDF雖然具有較好的脫氮效果，但也具有自身固有缺陷，例如：易堵塞，可能需要補(bǔ)充碳源等。美國(guó)巴爾的摩市后河污水處理廠的DBDFT藝的前序工藝有水解酸化池和AAO,后續(xù)工藝為淺層砂濾池，可以減輕DBDF對(duì)碳源需求量、硝酸鹽氮負(fù)荷和控制DBDF進(jìn)水中磷過(guò)?，F(xiàn)象，同時(shí)后續(xù)工藝可進(jìn)一步彌補(bǔ)DBDF處理的不足。陳光勇等[23]指出在CAST工藝后添加DBDF能很好地彌補(bǔ)CAST工藝對(duì)磷氮去除的不足，但在CAST主反應(yīng)區(qū)，溶解氧濃度高，導(dǎo)致后續(xù)DBDF中反硝化菌生長(zhǎng)受到抑制，硝態(tài)氮去除效率低，影響出水水質(zhì)，并給出2個(gè)解決方案，即為反硝化濾池補(bǔ)充碳源，以及改變工藝運(yùn)行周期使得CAST工藝主反應(yīng)區(qū)處于好氧、缺氧交替狀態(tài)。合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用AAO-混凝沉淀-DBDFT藝，使得進(jìn)水中TN、TP、NH3-N、CODCr、SS質(zhì)量濃度分別從33.8、3.37、22.1、255和463mg/L下降到3.52、0.15、0.6、27和6mg/L;其中DBDF設(shè)計(jì)規(guī)模為3.24萬(wàn)m3/d,硝酸鹽去除負(fù)荷為0.62kg[NO3--N]/(m3?d),水力負(fù)荷為4.8m/h[24]O山東某10萬(wàn)m3/d規(guī)模污水處理廠采用DBDF-電磁催化臭氧氧化深度處理工藝，尾水中CODCr、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP指標(biāo)均滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[25]。1.2.6混凝劑DBDF容易堵塞，因此，降低進(jìn)水中SS含量有助于提高DBDF工作周期?；炷齽┛赏ㄟ^(guò)形成顆粒絮體吸附、電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃等作用降低污水中SS含量。鐵鹽混凝劑在強(qiáng)化SS沉淀效果的同時(shí)，可為微生物提供鐵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。Jonsson[26]采用硫酸亞鐵和氯化鐵處理DBDF進(jìn)水(即二沉池出水)中SS,發(fā)現(xiàn)濾池出水中正磷酸磷的含量穩(wěn)定，硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的總?cè)コ坑兴黾?。無(wú)錫惠山污水處理廠利用DBDF處理約2.5萬(wàn)m3/d的AAO工藝出水，發(fā)現(xiàn)在AAO工藝出水進(jìn)入DBDF之前添加氯化鐵，可增強(qiáng)對(duì)TP、SS等指標(biāo)的去除效果[14]。1.2.7溫度低溫不利于反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，但DBDF由于濾床較厚，具有一定的保溫效果，可以保證濾床深處反硝化菌的生長(zhǎng)。Upton[5]指出DBDF能夠在低溫季節(jié)去除歐盟指令1991規(guī)定的70%以上的氮素。Littleton-Englewood污水處理廠使用8座DBDF去除污水中的氮素和SS,指出該反應(yīng)器可以在冬季啟動(dòng)[27]。Struck等[4]發(fā)現(xiàn)在平均水溫約為13°C的條件下，DBDF可去除80%~90%的硝酸鹽氮，且該去除率隨溫度增加而增大，同時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度比水力負(fù)荷和硝酸鹽負(fù)荷對(duì)DBDF的脫氮影響都大。Kaldate等[21]指出俄亥俄州某污水處理廠的DBDF在水溫為8C情況下依然能夠脫氮。根據(jù)Peric等[13]推知：溫度比碳源類型更能影響DBDF的脫氮效果。1.2.8運(yùn)行管理與處理效果美國(guó)弗吉尼亞州阿靈頓縣污水處理廠采用斷續(xù)進(jìn)水活性污泥和DBDF工藝處理15萬(wàn)m3/d二級(jí)污水處理工藝，設(shè)計(jì)尾水中TN、TP質(zhì)量濃度分別低于3、0.18mg/L[19],在管理得當(dāng)時(shí)，出水平均TN、TP質(zhì)量濃度分別低于0.9、0.05mg/L[28]。無(wú)錫市蘆村污水處理廠水力負(fù)荷為1.83m/h、TN負(fù)荷為1.43kg[TN]/(m3?d)的DBDF在工藝管理得當(dāng)時(shí)，SS、TP和TN質(zhì)量濃度可分別低于5、0.5和5mg/L[15-16]。夏文輝等[17]發(fā)現(xiàn)水力負(fù)荷為5.6m/h、硝酸鹽負(fù)荷為1.46kg[-N]/(m3?d)的DBDF可將TN質(zhì)量濃度從150mg/L降低到25mg/L,在管理得當(dāng)時(shí)，TN質(zhì)量濃度降低到4~8mg/L。西安市第六污水處理廠水力負(fù)荷為7.54m/h、硝酸鹽負(fù)荷為0.60kg[-N]/(m3?d)的DBDF,在不投加碳源情況下，可將BOD5、SS和TN質(zhì)量濃度從20、20和23mg/L分別降至10、10和15mg/L[7]。合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠硝酸鹽負(fù)荷為0.62kg[-N]/(m3?d)、水力負(fù)荷為4.8m/h的DBDF可使TN、TP、NH3-N、CODCr、SS質(zhì)量濃度從33.8、3.37、22.1、255和463mg/L分別降到3.52、0.15、0.6、27和6mg/L［24］。山東某10萬(wàn)m3/d規(guī)模污水處理廠采用DBDF-電磁催化臭氧氧化深度處理工藝，CODCr、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP指標(biāo)均滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)［25］。沈曉鈴等［14］在水力負(fù)荷為6.55m/d、硝酸鹽負(fù)荷為0.43kg［-N］/（m3?d）工況下運(yùn)行DBDF，發(fā)現(xiàn)出水TN質(zhì)量濃度可低于5mg/L。杭州七格污水處理廠的TETRADBDF系統(tǒng)，總處理水量達(dá)120萬(wàn)m3/d，將尾水TN質(zhì)量濃度控制在12~15mg/L,是目前世界上最大的DBDF系統(tǒng)［29］。綜上可知，DBDF具有較好的脫氮效果，在精細(xì)管理下，可以將脫氮效果最大化。DBDF能夠成為大規(guī)模污水深度處理工程的重要備選工藝之一。上海地區(qū)冬季和夏季時(shí)間長(zhǎng)，春季和秋季時(shí)間短，年平均氣溫為17.UC，相比我國(guó)北方城市，更適合DBDF中反硝化菌的生長(zhǎng)。本文以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有DBDF工藝為參考，在上海某24萬(wàn)m3/d污水處理廠構(gòu)建DBDF系統(tǒng)，以提升污水處理廠尾水水質(zhì)。上海竹園污水處理廠（上海浦東新區(qū)竹園第一、第二污水處理廠）于2015年啟動(dòng)提標(biāo)改造工程，污水排放標(biāo)準(zhǔn)由GB18918—2002的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)提升到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，截止目前部分工程已經(jīng)竣工。該廠某分期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為24萬(wàn)m3/d,二級(jí)處理采用改良Bardenpho工藝，于2017年春投入運(yùn)營(yíng)，二級(jí)處理出水達(dá)到GB18918—2002—級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，深度處理進(jìn)出水水質(zhì)見表1。2015年上海市發(fā)文要求深度處理工藝設(shè)計(jì)出水水質(zhì)近期執(zhí)行表1中的出水要求，該要求接近GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的IV類標(biāo)準(zhǔn)。深度處理工藝采用磁混凝沉淀池-DBDF（見圖1）,主要以SS、TN和TP為重點(diǎn)控制目標(biāo)，同步降低出水CODCr濃度。該工藝在設(shè)計(jì)上采取突出生物脫氮優(yōu)先，兼顧生物除磷、輔助化學(xué)除磷的設(shè)計(jì)原則，針對(duì)TN的難去除性，采用DBDF，強(qiáng)化脫氮。DBDFT藝流程見圖2。2.3.1工藝參數(shù)該污水處理廠二級(jí)處理工藝出水進(jìn)入DBDF，濾池為矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分為14格，單格尺寸為23.17mx4.11m。硝酸鹽負(fù)荷為1.5kg[NO3--N]/(m3?d),另與濾池合建反沖洗清水池、反沖洗廢水池各1座。為保證氣水分布均勻及強(qiáng)力氣水反沖，采用“T”型氣水分布?jí)K濾磚技術(shù)。DBDF平面布置見圖3。2.3.2反沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)反沖洗系統(tǒng)采用氣、水反沖洗模式。沖洗歷時(shí)為0.5h，其中氣洗3~5min、氣水聯(lián)合沖洗15~20min、水漂洗5min。反沖洗強(qiáng)度：氣洗101m/h、水洗14.7m/h。沖洗周期為36h。反沖洗廢水一般返回到前段生物處理單元。由于濾床固體物高負(fù)荷的截留性能，反沖洗用水不超過(guò)處理廠水量的4%，通常低于2%。在反硝化的過(guò)程中，當(dāng)池體內(nèi)積聚過(guò)多的氮?dú)鈿馀輹r(shí)，會(huì)造成水頭損失。因此濾池正常運(yùn)行情況下需有氮?dú)怛?qū)除功能，通過(guò)水沖擾動(dòng)去除反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的氮?dú)猓?qū)氣頻率為每2~4h一次，水沖洗流量為4.2L/(s?m2),歷時(shí)0.5~2.0min。DBDF配置鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，2用1備。單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量為4528m3/min,風(fēng)壓為72.3kPa,功率為110kW。2.3.3濾料在生物處理過(guò)程中，相對(duì)分子質(zhì)量低于1000的分子能夠被細(xì)菌直接吸收；顆粒物質(zhì)和高分子不能透過(guò)細(xì)胞膜，只有通過(guò)吸附在細(xì)胞表面、被包裹在微生物絮體內(nèi)部或被過(guò)濾介質(zhì)攔截而除去[30]。因此，過(guò)濾介質(zhì)的特性對(duì)過(guò)濾效果的影響較大。本工程濾料采用天然石英砂，經(jīng)過(guò)篩分及水洗多次加工，濾料的有效粒徑為2~3mm,均勻度系數(shù)為1.4，球度系數(shù)不小于0.8，莫氏硬度為6~7，密度不低于2.6g/cm3，酸溶度不超過(guò)3%，濾床高度約為2m。支撐介質(zhì)采用天然鵝卵石5種級(jí)配分布，粒徑為3~38mm,厚0.45m。2.3.4碳源投加及儲(chǔ)存系統(tǒng)常用的碳源有甲醇、乙醇、乙酸和葡萄糖等。有研究顯示，不同的碳源，反硝化的速率不同且所需的碳源量也會(huì)不同，其中甲醇所需的碳氮比最低。從經(jīng)濟(jì)性分析，以甲醇為碳源直接投加成本最低［31］。因此，本工程的設(shè)計(jì)碳源為甲醇，配置計(jì)量泵3臺(tái)，2用1備，流量為1.67L/min，揚(yáng)程為62m。由于甲醇有毒，本工程采用室外埋地儲(chǔ)罐方式保存甲醇，配置儲(chǔ)存罐1套，單套容積為45m3，加藥點(diǎn)位于DBDF進(jìn)水區(qū)。2.3.5自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)每個(gè)DBDF設(shè)有進(jìn)水電動(dòng)蝶閥、排水電動(dòng)蝶閥、出水電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥、氣沖電動(dòng)蝶閥、水沖電動(dòng)蝶閥、排氣電動(dòng)蝶閥、超聲波液位計(jì)和出水管壓力儀各1套。濾池配備現(xiàn)場(chǎng)PLC子站1座，與在線SS、TN檢測(cè)儀聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)出水指標(biāo)反饋信息及時(shí)且自動(dòng)調(diào)節(jié)DBDF運(yùn)行參數(shù)的效果。在反沖洗過(guò)程中，濾池進(jìn)水和出水閥門關(guān)閉，反沖洗排水、反沖洗氣體及反沖洗清水閥門開啟。DBDF歷經(jīng)氣、水沖洗模式后返回至過(guò)濾模式。目前，常用的反硝化濾池有曝氣生物濾池、DBDF和連續(xù)流動(dòng)砂床反硝化濾池。3種類型的濾池均可達(dá)到后置反硝化的去除效果。在本工程脫氮工藝方案比選過(guò)程中，曝氣生物濾池、DBDF和連續(xù)流動(dòng)砂床反硝化濾池均為候選方案，脫氮效果、占地面積、反沖洗水量、運(yùn)行穩(wěn)定性、耗能程度、總投資、土建造價(jià)、設(shè)備費(fèi)用等指標(biāo)對(duì)比情況見表2。雖然DBDF總造價(jià)最高，但運(yùn)行投資成本相對(duì)較低。從DBDF技術(shù)供應(yīng)商提供的成本信息分析，DBDF的生命周期成本相對(duì)較小，DBDF的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性相對(duì)最優(yōu)［1］。DBDF作為一種污水的深度處理工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)TN、SS、TP同步穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，在合理的建設(shè)與運(yùn)行條件下，該濾池可以克服溫度變化帶來(lái)的影響，保持較穩(wěn)定的脫氮性能。DBDF已經(jīng)具有成熟的理論支持，已經(jīng)形成完善的商業(yè)產(chǎn)鏈，在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入廣泛應(yīng)用階段。我國(guó)對(duì)該工藝的研究起步較晚，目前多處于被動(dòng)應(yīng)用階段，市場(chǎng)流行的DBDF工藝技術(shù)多來(lái)自美國(guó)STS公司，且包含各種專利技術(shù)。由于我國(guó)很多污水處理廠存在資金短缺、人才儲(chǔ)備不足和管理過(guò)于粗放等問題，該工藝往往在自主運(yùn)行階段出現(xiàn)諸多問題，如爭(zhēng)議是否需要補(bǔ)充碳源、前期工藝與DBDF銜接不當(dāng)和自動(dòng)化控制水平偏低等。上海竹園污水處理廠在提標(biāo)改造中，充分利用了DBDF良好的脫氮功能，發(fā)現(xiàn)DBDF可以通過(guò)與其他工藝的靈活配置以及提高工藝自動(dòng)化控制水平，實(shí)現(xiàn)污水處理廠尾水水質(zhì)指標(biāo)介于GB18918—2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)和GB3838—2002的IV類標(biāo)準(zhǔn)之間。根據(jù)上海市竹園污水處理廠改造工程的DBDF設(shè)計(jì)和初步運(yùn)營(yíng)階段的情況，提出如下建議：DBDF進(jìn)水SS不宜過(guò)高，較高的SS濃度會(huì)使得濾池的反沖洗周期縮短，影響掛膜的時(shí)間，導(dǎo)致反硝化的效果變差；(2)在工程設(shè)計(jì)中，脫氮的容積負(fù)荷取值范圍宜為0.8~1.5kg[-N]/(m3?d),且建議當(dāng)碳源充足且水溫較高時(shí)取高值，反之取低值；加強(qiáng)對(duì)于新型無(wú)機(jī)輕質(zhì)填料和碳源的開發(fā)，以減輕工藝運(yùn)營(yíng)成本；(4)建議在DBDF中設(shè)置自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)及硝酸鹽氮在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證碳源的精確投加。[1]周永剛.反硝化生物濾池在污水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2014,30(24):49-52.[2]丁云鶴，倪席標(biāo)，石大江.反硝化深床濾池元素的詮釋[C]〃全國(guó)排水委員會(huì)2015年年會(huì)論文集.[出版地不詳]:[出版社不詳]，2015.[3]ANONYMOUS.Lowcostdenitrificationwitheverydeepbedsandfilter[J].MarPollutBull,1991,22(9):475-476.STRUCKP,EMERSONJ,NIXSOND,etal.Coldweatherdesignandoperationalconsiderationsfordeep-beddenitrificationfilterstoachievelimit-of-technologynutrientremoval[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2010:2324-2353.EnvironmentFederation,2012,(7):7247-7257.[5]UPTONJ.Denitrificationofsewageeffluentsindeepbedsandfilters[J].Waterence&Technology,1993,27(5):381-390.[6]劉毅.西安市第六污水處理廠反硝化深床濾池工藝應(yīng)用分析[J].城市道橋與防洪，2015,8(8):98-100.[7]DEBARBADILLOC,LAMBERTM,PARKERD,etal.Denitrificationfilters:acomparisonofmanufacturersandreviewofperformance,patentandbiddingissues[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2004:435-457.[8]SAVAGEES,CHENJJ,ALOMARIA.Gasremovalfromdeepbedfilters:US3970555[P].1976-07-20.[9]SLACKD.Deepbeddenitrificationfiltersplayroleinimprovedwastewaterquality[J].Waterworld,2005,21(7):22.[10]LEDWELLS,FABIYIM,FARMERG.Optimizingdenitrificationwithnon-methanolcarbonsourcesindeep-beddenitrificationfiltertechnologies[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2010,18(1):548-565.[11]關(guān)輝.反硝化深床濾池的自動(dòng)化控制[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015,34(32):85-87.[12]王麗麗，趙林，譚欣，等.不同碳源及其碳氮比對(duì)反硝化過(guò)程的影響[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2004,30(1):15-18.[13]PERICM,STINSONB,ALOMARIA,etal.Considerationsforalternativesupplementalcarbonsourcesindeepbeddenitrificationfilterstoachieveloweffluentnutrientconcentrations[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2010,(25):2299-2323.[14]沈曉鈴，李大成，蔣嵐嵐，等.深床反硝化濾池在污水廠提標(biāo)擴(kuò)建工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2010,26(4):32-34.[15]楊興豹，李激，闞薇莉，等.Denite深床反硝化濾池在污水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2011,27(12):34-36.[16]楊興豹，李激，闞薇莉，等.Denite反硝化深床濾池在無(wú)錫蘆村污水處理廠四期工程深度處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)建設(shè)信息(水工業(yè)市場(chǎng))，2010,(9):23-25.[17]夏文輝，楊興豹，張超，等.污水廠Denite深床反硝化濾池升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2011,27(8):64-67.[18]NEUPANED,PERICM,STINSONB,etal.Canweoperatedeepbeddenitrificationfilterswithlimitedphosphorus?[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2011,(14):6033-6046.[19]HUSBANDJA,SLATTERYL,GARRETTJ,etal.Full-scaleoperatingexperienceofdeepbeddenitrificationfilterachieving<3mg/ltotalnitrogenand<0.18mg/ltotalphosphorus[J].WaterSciTechnol,2012,65(3):519-524.[20]CHENJ.Asystemcomprisingasubmergeddenitrificationreactor,asubmergedaeratedfilterandadeepbeddenitrificationfilterforbiologicaltreatmentofpollutantsinwastewater:US20050150829A1[P].2005.[21]KALDATEA,GANGALM,DESMOTTESC,etal.EvaluationofshallowanddeepbedhighratedownflowdenitrificationsystemforNOx-Nandsuspendedsolidsremoval[J].ProceedingsoftheWater[22]馬天添，宣小軍，張光輝，等.反硝化深床濾池用于污水處理廠提標(biāo)改造[J].設(shè)備管理與維修，2016,(7):119-120.[23]陳光勇，韓彥濤，李楊，等.CAST-深床反硝化濾池工藝處理城市污水效果研究[J].廣州化工，2017,45(5):92-94.[24]于躍，李淵博.A2O氧化溝-混凝沉淀-反硝化深床濾池工藝在大型經(jīng)開區(qū)污水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)用水與廢水，2016,47(3):62-65.[25]陳莉，雷睿，劉洋，等.反硝化深床濾池/電磁催化臭氧氧化用于污水廠升級(jí)改造[J].中國(guó)給水排水，2016,32(20):44-47.[26]JONSSONL.Experiencesofnitrogenandphosphorusremovalindeep-bedfiltersatHenriksdalsewageworksinStockholm[J].WaterSciTechnol,1998,37(9):193-200.[27]ELLARDG,RICHARDSM,FARMERG.Coolwaterhigh-ratefull-scaledenitrificationindeepbedfilters[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2009:936-941(6).[28]HUSBANDJA,SLATTERYL,CORSOROF,etal.Full-scaleoperatingexperienceofdeepbeddenitrificationfilterachieving<1.5mg/ltotalnitrogenand<0.05mg/ltotalphosphorus[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2014,(12):3185-3197.[29]塞文特迪諾拉水務(wù)工程<上海〉有限公司.迪諾拉水務(wù)技術(shù)再造世界最大反硝化深床濾池，推動(dòng)國(guó)內(nèi)污水處理廠更新?lián)Q代[J].中國(guó)給水排水，2015,31(23):27-27.[30]范榮桂，范彬，杜顯云，等.深床過(guò)濾與同步生物脫氮的研究[J].中國(guó)給水排水，2005,21(7):17-21.[31]廉巍雪，周曉黎，沈丹丹，等.不同外加碳源對(duì)生物濾池反硝化效果的影響研究[。]//2013年水資源生態(tài)保護(hù)與水污染控制研討會(huì)論文集.[出版地不詳]:[出版社不詳],2013.【相關(guān)文獻(xiàn)】[1]周永剛.反硝化生物濾池在污水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2014,30(24):49-52.[2]丁云鶴，倪席標(biāo)，石大江.反硝化深床濾池元素的詮釋[C]//全國(guó)排水委員會(huì)2015年年會(huì)論文集.[出版地不詳]:[出版社不詳],2015.[3]ANONYMOUS.Lowcostdenitrificationwitheverydeepbedsandfilter[J].MarPollutBull,1991,22(9):475-476.[4]STRUCKP,EMERSONJ,NIXSOND,etal.Coldweatherdesignandoperationalconsiderationsfordeep-beddenitrificationfilterstoachievelimit-of-technologynutrientremoval[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2010:2324-2353.EnvironmentFederation,2012,(7):7247-7257.[5]UPTONJ.Denitrificationofsewageeffluentsindeepbedsandfilters[J].Waterence&Technology,1993,27(5):381-390.[6]劉毅.西安市第六污水處理廠反硝化深床濾池工藝應(yīng)用分析[J].城市道橋與防洪，2015,8(8):98-100.[7]DEBARBADILLOC,LAMBERTM,PARKERD,etal.Denitrificationfilters:acomparisonofmanufacturersandreviewofperformance,patentandbiddingissues[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2004:435-457.[8]SAVAGEES,CHENJJ,ALOMARIA.Gasremovalfromdeepbedfilters:US3970555[P].1976-07-20.[9]SLACKD.Deepbeddenitrificationfiltersplayroleinimprovedwastewaterquality[J].Waterworld,2005,21(7):22.[10]LEDWELLS,FABIYIM,FARMERG.Optimizingdenitrificationwithnon-methanolcarbonsourcesindeep-beddenitrificationfiltertechnologies[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2010,18(1):548-565.[11]關(guān)輝.反硝化深床濾池的自動(dòng)化控制[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015,34(32):85-87.[12]王麗麗，趙林，譚欣，等.不同碳源及其碳氮比對(duì)反硝化過(guò)程的影響[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2004,30(1):15-18.[13]PERICM,STINSONB,ALOMARIA,etal.Considerationsforalternativesupplementalcarbonsourcesindeepbeddenitrificationfilterstoachieveloweffluentnutrientconcentrations[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2010,(25):2299-2323.[14]沈曉鈴，李大成，蔣嵐嵐，等.深床反硝化濾池在污水廠提標(biāo)擴(kuò)建工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2010,26(4):32-34.[15]楊興豹，李激，闞薇莉，等.Denite深床反硝化濾池在污水廠升級(jí)改造中的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2011,27(12):34-36.[16]楊興豹，李激，闞薇莉，等.Denite反硝化深床濾池在無(wú)錫蘆村污水處理廠四期工程深度處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)建設(shè)信息(水工業(yè)市場(chǎng))，2010,(9):23-25.[17]夏文輝，楊興豹，張超，等.污水廠Denite深床反硝化濾池升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2011,27(8):64-67.[18]NEUPANED,PERICM,STINSONB,etal.Canweoperatedeepbeddenitrificationfilterswithlimitedphosphorus?[J].ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation,2011,(14):6033-6046.[19]HUSBANDJA,SLATTERYL,GARRETTJ,