CN112158949A - 一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水反硝化处理技术领域，具体涉及一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法，为探索适合并能提高反硝化滤池运行效果的参数，提高污水反硝化处理的经济价值，本发明提供一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法(适用规模：日处理水量3‑3.5万吨)，即在采用活性砂反硝化滤池进行污水处理时，控制碳源的投加量40‑50L/h，和/或控制反冲洗曝气量为6m³/h，从而在达到较理想除氮效果的同时，又不会对其它水质COD指标有较大的影响。

Description

一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法

技术领域

本发明属于污水反硝化处理技术领域，具体涉及一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的 方法。

背景技术

污水处理是为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污 水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个 领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。近年来，中国经济总量的迅速增加使水资源 总量日渐减少。日益严重的水环境污染，使水资源的紧张局势进一步加剧，水资源问题已经 成为中国经济和社会可持续发展的瓶颈。中国部分大中城市已面临严重的缺水形势，污水回 用对解决城市水资源短缺蕴藏着巨大潜力，污水经过适当的再生处理，可以重复利用于河湖 景观、工业冷却、绿化灌溉等多种用途，实现水在自然界中的良性循环，但由于受原污水中 有机物浓度较低的限制，部分污水处理厂出水硝酸盐可高达30mg/L，无法满足污水再生利用 的要求。高效低耗深度脱氮工艺仍是污水回用中的难点和重点，进一步提高污水处理厂的反 硝化能力，提高对TN，尤其是硝酸盐的去除能力是污水再生回用迫切需要解决的技术难题。

污水处理厂出水中，总氮是一个关键指标，总氮是造成水体富营养化的重要原因，国家 对总氮的控制越来越严格。为了降低出水中的总氮，目前主流的方法是通过反硝化(例如异养 反硝化、厌氧氨氧化等)工艺，去除出水中的总氮的主要成分硝酸盐氮和亚硝酸盐氮。

反硝化生物滤池(DNBF，也称反硝化滤池)因生物量大、处理效率高而成为可行的污水 深度处理技术。反硝化滤池处理工艺将生物反硝化与物理过滤技术有机结合，既可实现生物 脱氮，又可进一步降低水中悬浮物。反硝化滤池脱氮过程中，滤料表面附着生长着的生物膜， 通过微生物的反硝化作用，以有机物作为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。反硝化滤池内微 生物总量远高于活性污泥法，与传统活性污泥法相比，该工艺具有占地面积小，脱氮效率高， 耐冲击负荷等优点。因此，该工艺为污水处理厂升级改造，实现污水再生利用的优选工艺。 但反硝化生物滤池运行中还存在许多问题，探索适合并能提高反硝化滤池运行效果的参数具 有重要的经济价值。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方 法，通过合理控制碳源的投放量以及反冲洗的曝气量，从而使反硝化滤池获得较好的除氮效 果，同时还不会对其它水质COD指标有较大的影响。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法(适用规模：日处理水量3-3.5 万吨)，具体为：在采用活性砂反硝化滤池进行污水处理时，控制碳源的投加量40-50L/h， 和/或控制反冲洗曝气量为6m³/h。

优选地，所述碳源的投加量40L/h。

优选地，所述碳源为乙酸钠。以乙酸钠作为碳源，对反硝化滤池的除氮效果有更好的调 控作用。

进一步的，所述乙酸钠为乙酸钠溶液。具体的，所述乙酸钠溶液的质量比浓度为15-25％。 更具体的，所述乙酸钠溶液的质量比浓度为20％。

本发明通过研究发现，当乙酸钠的投加量控制在40L/h，并且反冲洗曝气量控制在6m³/h 时，能给反硝化滤池中的反硝化细菌提供一个稳定且营养丰富的环境，从而能在达到较理想 的除氮效果的同时，不会对其它水质COD指标造成明显的影响。

优选地，所述活性砂反硝化滤池采用连续流砂过滤器进行污水处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法(适用规模：日处理水量3-3.5 万吨)，即在采用活性砂反硝化滤池进行污水处理时，控制碳源的投加量40-50L/h，和/或 控制反冲洗曝气量为6m³/h，从而提高了反硝化滤池对污水处理的效率，不仅能取得较理想 的除氮效果，而且不会对其它水质COD指标有较大的影响。

附图说明

图1为本发明的连续流砂过滤器的结构图；

图2为反硝化滤池调整碳源投加量对去除硝氮的影响运行记录；

图3为反硝化滤池水质指标曲线图；

图4为反硝化滤池调曝气量对去除硝氮的影响运行记录；

图5为反硝化滤池曝气调整后的水质指标折线图。

图1中，1-进水管，2-中心进水管，3-布水器，4-滤床，5-出水管，6-脏砂，7-顶部砂层， 8-中心上升管，9-清洗水，10-清洗槽，11-滤液，12-清洗水管道。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的 说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实 施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材 料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到的。

实施例1影响活性砂反硝化滤池污水中的硝态氮去除率的影响因素研究

1、活性砂过滤设备处理污水的基本工艺原理

本发明采用图1所示的连续流砂过滤器(购自荷兰帕克公司)进行污水的处理，连续流砂 过滤器不需要将砂滤器停止运行就可以清洗砂床。过滤自上而下进行(水向上流经砂床，而 砂子慢慢向下移动)。在过滤过程中脏砂在一个清洗容器中清洗，脏物随清洗水一起排出。 其基本工艺包括：

(1)水路

污水通过进水管1进入过滤器，通过布水器3内的中心进水管2和分配器进入滤床4。 在上流过程中，水体被砂滤层净化，并经顶部的出水管5排出。

(2)砂路

当水流上升的同时，过滤砂层连续向下运动，脏砂6在底部经过气提，从中心管提升至 顶部，在这期间滤砂被清洗后再生释放于顶部砂层7。

(3)气路

砂的循环依靠气提的作用，驱使脏砂和水沿着中心上升管8上流，强劲的冲洗使杂质从 砂粒中分离出来，在管道顶端空气被释放出来，清洗水也排放出来9，而砂粒沉降在清洗器 中。通过气提作用转移的滤砂量取决于气提作用空气量的多少。

气流将脏砂从砂滤器底部运送到砂子清洗槽，气流通过在一个长的管道底部充入空气而 形成，低密度的砂子/水/空气和周围介质共同导致了该混合物的上升，这是由物理泵原理形 成的。

气流在一条垂直的保护管(中心上升管)中，气流完全浸入到水中，气流的吸入端紧接 着滤器底部，而排出端止于清洗器(滤器上端)，压缩空气通过供应管道进入气流室和分配室， 气流室中的水将被压缩空气所代替，从而产生了平均密度小于周围水的空气与水的混合物， 周围水的静压力因此强迫气流室中的水向上流动，气流室吸入端产生的吸力足以将气流室的 砂和气水混合物提升到上部的砂子清洗器。

当砂子离开气流室排出时，就通过清洗室降落。更小、比重更轻的悬浮固体将被反方向 的清洗水清洗掉。

干净的砂子落回到砂床顶端，重新进行过滤过程。脏的清洗水流通过清洗水管道12排出， 空气扩散到大气中。

(4)清洗

清洗装置是砂滤池的关键部件，具有独特的水力特性的清洗槽10环绕于中心上流气提管 路。砂粒进入清洗槽，由少量流经清洗器端口的干净的滤后水进行最后的清洗。滤砂冲洗水 在滤液11与清洗水9的液位差作用下被排放出反应器(滤液液面与滤液溢流堰相平，而清洗 水液面与清洗水排出管道的顶端相平)。

砂粒清洗器由许多环绕中心保护管的环组成，从而形成“迷宫”的形状。

清洗槽的内外部分集中在支撑支架上，这些支撑支架支持着整个砂粒清洗器。当砂粒通 过清洗槽向下运动时，砂粒被反向进入清洗槽的水清洗，清洗水流通过滤池中的滤液与清洗 水容器中的液位差形成，液位差迫使一小部分滤液在砂粒清洗器中向上运动。

滤液与清洗水的液位差可通过调节清洗水出水口的高度来实现。液位差越大，清洗水流 就越大。

除了清洗水与滤液的液位差外，清洗水流也受砂循环速率的影响。砂循环速率越高，清 洗槽中的滤砂量越多，对水的阻滞作用更大，清洗水流就越少。

在实际运行中需要保持较小的清洗水流，可以通过调节液位差和砂循环速率来实现。

2、活性砂反硝化滤池

本发明的活性砂反硝化滤池采用钢筋混凝土布置，一个池体内放8套连续流砂过滤器设 备组成一个单元，共6个单元。

3、反硝化滤池调整碳源投加量对去除硝氮的影响

反硝化滤池属于末端脱氮技术，进入该池的原水有机物含量较少，我们通过投加乙酸钠 为反硝化细菌提供碳源，反应化学式为：CH₃COO-+NO₃-→H₂O+N₂+CO₂+能量。

在前端进水各项指标相对稳定的工况下，改变碳源(乙酸钠溶液，质量比浓度为20％) 的投加量分别进行每小时30L/h、40L/h、50L/h三个阶段测试，调试结果的测试记录见图2 和图3。

由图2和图3可以看出，乙酸钠投加量为30L/h、40L/h、50L/h时，硝氮去除率分别为19.81％、23.90％、23.03％，除氮效果明显有拐点；同时，乙酸钠投加量提高对出水COD的指标有所提高。

通过测试发现，随着反硝化滤池进水口乙酸钠碳源投加量的不断增加，硝氮的去除率显 著提高，当投加量到达一定数值的时候，硝氮去除率稳定在一个数值，我们将该值定义为峰 值，这时反硝化菌群需要的碳源达到了饱和状态，继续投加不但对提高去除率没影响，反而 提高了出水COD值。根据调试结果，乙酸钠的投加量控制在40L/h能达到较理想的除氮效果 且对其它水质COD指标影响较小。

4、反硝化滤池调曝气量对去除硝氮的影响

在前端进水各项指标相对稳定的工况下，碳源(乙酸钠)的投加量40L/h的工况下调整 连续砂过滤器的供气量(氧气)，分别进行三个阶段测试(2m³/h、6m³/h、10m³/h)，调试结 果的测试记录见图4和图5。

由图4和图5可以看出，曝气量控制在2m³/h、6m³/h、10m³/h时，分别对应的硝氮去除率为24.02％、23.08％、20.13％，随着曝气量的加大硝氮去除的效果降低。

根据现场观察，曝气量为2m³/h的工况下，反硝化滤池的进水渠水位明显升高约60cm， 因此可以判断为砂滤池的过滤效果不畅，砂层有板结的现象，影响洗砂效果。曝气量为6m³ /h、10m³/h的工况下，进、出水渠的水位差符合厂家工艺要求。相比之下，曝气量控制在6m 3/h时，相对于低曝气量的除氮效果降低幅度不大，除氮效果比高曝气量的工况下除氮效果 理想，且洗砂效果较理想。

通过调节反冲洗曝气量来测试进出水硝氮的去除率，经过测试可知，反冲洗曝气量小(低 DO工况)的除氮效果较高曝气量(高DO工况)理想，但低曝气量的工况容易造成砂床板结 影响洗砂效果，曝气量增大(高DO工况下)时，水中的溶解氧抑制了反硝化反应的进行，而 且反冲洗曝气量过大对反硝化菌所栖息的环境冲击力过大，不利于反硝化菌群的生长繁殖， 从而降低除氮的效果。适当的反冲洗曝气量控制可以起到过滤细菌代谢废物的作用，对菌种 的更新也起到关键作用。根据测试工况下调整曝气量的研究表明，曝气量控制在6m³/h的运 行状态下，能达到较理想的除氮效果。

综上所述可见，当乙酸钠的投加量控制在40L/h，并且反冲洗曝气量控制在6m³/h时， 能达到较理想的除氮效果且对其它水质COD指标影响较小。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领 域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、 修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法，其特征在于，在采用活性砂反硝化滤池进行污水处理时，控制碳源的投加量40-50L/h，和/或控制反冲洗曝气量为6m³/h。

2.根据权利要求1所述的一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法，其特征在于，所述碳源的投加量40L/h。

3.根据权利要求1所述的一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法，其特征在于，所述碳源为乙酸钠。

4.根据权利要求3所述的一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法，其特征在于，所述乙酸钠为乙酸钠溶液。

5.根据权利要求4所述的一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法，其特征在于，所述乙酸钠溶液的质量比浓度为15-25％。

6.根据权利要求1所述的一种提高活性砂反硝化滤池去除硝氮的方法，其特征在于，所述活性砂反硝化滤池采用连续流砂过滤器进行污水处理。

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