0t每天df反硝化深床滤池设计方案大学论文.docx

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0t每天df反硝化深床滤池设计方案大学论文

20000t/d（DF）反硝化深床滤池

技术方案

1、反硝化深床滤池简介

1.1、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DF反硝化深床滤池技术驱散氮气，恢复水头，每次持续2分钟左右，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SS5mg/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。

微絮凝过滤充分体现了深层滤料中的接触凝聚或絮凝作用。

它实际是在混凝、过滤作用机理深入研究的基础上，将混凝与过滤过程有机集成一体，形成了当今水处理的高新技术系统。

在污水深度处理方面具有较高的推广价值。

这种直接过滤技术用于污水深度处理一般是指在二沉池后投加混凝剂，经机械混合后直接进入滤池，不仅可以进一步降低CODcr和BOD5，而且可以稳定保证SS、TP达标，不仅可简化污水厂处理流程，降低投资费用，减少运行费用，而且还可延长过滤周期，提高产水量及出水水质。

通常深床滤池的组成部件如下所述：

Ø池体构筑物：

钢筋混凝土或钢制结构，通常为长方形。

Ø气水分布系统：

采用“T”型气水分布块滤砖技术，反冲洗不锈钢主、支气管；淘汰了长柄滤头和滤板。

无易损易耗件。

Ø过滤介质：

石英砂滤料，滤床高度约1.8m，有效粒径2~4mm，均匀系数：

1.4，球形度不小于0.8，莫氏硬度：

6-7，比重：

大于或等于2.6g/cm3，酸溶度：

不超过3%。

Ø滤料承托层：

总厚约500mm，鹅卵石五种级配分布。

Ø反冲洗水泵：

反冲洗时由位于清水池的潜水离心泵泵送至滤池池底，强力反向冲洗。

Ø反冲洗鼓风机：

采用罗茨鼓风机，反冲洗时进行空气搓洗。

Ø滤池自控阀门：

气动和电动蝶阀。

Ø滤池堰板：

FRP滤池堰板。

Ø滤池主控柜：

PLC可编程控制器，人机对话多界面显示屏，可提供中央控制系统或SCADA系统的输出；

Ø加药系统：

用于化学除磷的药剂投加以及反硝化脱氮时的碳源投加，由设计院配套设计。

Ø滤池仪表：

滤池进水流量计，反冲洗流量计，液位开关等，由设计院统一设计。

1.2、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。

1.3、反硝化深床滤池系统介绍

A.滤料

硬硅质砂，圆形尺寸范围1.7-3.3mm；

图2-3：

过滤介质：

石英砂

B.砾层

圆形硬硅质砂尺寸范围3-19mm；

C.滤砖

双重平行侧向滤砖，提供超强的反冲洗气水分配性能；

D.进气管

当需要进气管配置时，不锈钢的进气管能够提供均匀的反冲洗气分配；

E.堰板

使滤池与反冲洗水槽分开，为进水和反冲洗出水的均匀分配提供条件

F.控制系统

PLC控制器是专为控制滤池的各种设备而开发的；

G.阀门

自动和手动的阀门控制水和空气的进出；

H.碳源存储和供给系统

通常设计为甲醇、乙酸、乙酸钠等，根据进入滤池的硝酸氮量来控制碳源投加量；

I.反冲洗泵

为滤池滤料的反冲洗和氮气释放系统反冲洗水；

J.反冲洗罗茨风机

为滤池滤料提供反冲洗空气；

K.其他

如现场仪表（电磁流量计、硝酸盐分析仪、溶解氧分析仪、超声波液位计等）、管道、阀门、驱氮系统、空压机系统。

2、反硝化深床滤池过滤机理

反硝化深床滤池为重力流滤池，采用粗石英砂滤料，在滤池运行过程中实现以下三个功能：

∙悬浮物（SS）的过滤去除能力；

∙硝态氮（NO3-N）的生物反硝化脱氮能力；

∙絮凝后的非溶解性磷（PO43-盐磷）的去除能力。

并且整个滤池的进水、出水、反冲气洗、气水连冲、驱氮都为自动化控制。

在反硝化深床滤池运行的整个过程中有截留、吸附、脱附三个过程。

2.1、截留机理

两种基本类型：

机械过滤：

其截留所有大于滤料或由已经沉积的颗粒物集团而形成的滤料的筛孔尺寸的颗粒物。

滤料的筛孔越小，此现象越明显：

其在由较粗滤料构成的滤床中作用较小，但在通过细筛孔介质的过滤中的作用较为重要。

在滤料上沉积：

悬浮颗粒物随着液体流动；它可能穿过滤料而不被截留，这与其粒径和孔径的相对大小有关。

无论如何，多种现象可以改变其行并使其与滤料接触。

2.2、吸附机理

颗粒物在滤料表面的吸附作用在低滤速时得到加强，其原因为物理作用力（挤压、内聚力）及主要为吸力的吸附力。

2.3、脱附机理

作为上述机理的结果，被已经沉积的颗粒物包裹着的滤料表面之间的间隙变小。

流速升高，滤层阻力升高。

被截留的沉积物可能脱附并被带到滤料的深层。

在滤层失效之前，需要对滤池进行有效的反冲洗，恢复滤层的过滤性能。

反硝化深床滤池配有卓越的反冲洗配水配气系统，特有的二次配水配气系统，紧密分布的孔口，无反冲洗死角，大大提高反冲洗效率，提高滤池运行周期，降低滤池反冲洗运行费用。

2.4、反硝化脱氮机理

反硝化深床滤池滤料层在缺氧环境下运行，在滤料表面附着生长大量的反硝化生物菌群，二级生化处理出水通过重力流通过滤料层，污水中的硝酸盐（NO3-）或亚硝酸盐（NO2-）被吸附于滤料载体生物膜的吸附、还原成氮气（N2）从污水中释放出来，从而实现污水的反硝化脱氮过程，颗粒滤料同时具有截留悬浮物的作用。

反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物，其反应在缺氧的条件下进行。

反应过程中反硝化菌还原硝基氮需利用有机物（如甲醇）做为电子供体，污水厂的三级处理反硝化滤池，滤池进水的碳源（BOD5）已经比较低，为保障反硝化生物菌群的正常生物活性，需要适当的碳源（如甲醇）。

滤池作为污水厂污水深度处理的保障性工艺，如果碳源投加过量，则引起污水厂出水BOD5超标，反硝化滤池特有“进水流量信号+进水溶解氧浓度信号+进水硝基氮浓度信号+出水硝基氮浓度信号”的碳源投加机制，能精确的控制碳源投加量，能做到经济节能稳定的运行。

反硝化过程中，有机物作为电子供体提供能量并得到氧化降解，利用硝酸盐中的氮做电子受体，使得硝态氮还原成氮气，其反应式如下：

NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7NO2+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-

NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7NO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-

由上述反应可知，反硝化反应中每还原1gNO3-需消耗2.47g的甲醇，每还原1gNO2-需消耗1.53g的甲醇。

2.5、化学除磷的原理

化学除磷是通过“微絮凝过滤”来完成的。

通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的盐类，与磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，反应方程举例如下式。

Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6～7

Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5～5.5

“微絮凝过滤”除磷可以简单地理解为：

水中溶解状的磷（离子状态），通过投加除磷絮凝剂转换为非溶解、颗粒状形式的过程，再通过过滤，以悬浮物的形式将磷去除掉。

2.6、化学除磷药剂

为了生成非溶解性的磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是Fe3+盐、Al3+盐和氢氧化钙。

考虑到铁盐过量投加引起色度增高、影响紫外消毒系统的紫外透射率UVT，且化学污泥产泥量较大，氢氧化钙投加量大，污泥产量大等原因，本方案推荐使用铝盐作为除磷絮凝剂。

表2.1污水化学除磷中常用的铝盐

名称

分子式

有效成分（Al2O3）

结晶氯化铝固体（AC）

AlCl3·6H2O

18.5~20%

结晶硫酸铝固体（AS）

Al2（SO4）3·18H2O

15.6~18.6%

聚合氯化铝固体（PAC）

[Al2（OH）n·Cl6-n]m

28~32%

聚合氯化铝液体（PAC）

[Al2（OH）n·Cl6-n]m

10~12%

3、反硝化深床滤池技术优势

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。

3.1.1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。

气水分布滤砖技术特征详见表2.1。

表3.1气水分布滤砖技术特征表

序号

项目

特征

优势

1

滤砖结构

滤砖为双层配水系统

一级分配腔（中央三角腔）

二级补偿腔（两侧平行的三角腔）

反冲洗水强度均匀无盲区

2

滤砖