反硝化生物滤池在污水深度处理中的应用研究

随着我国城市化进程的不断推进，污水处理问题日益凸显。为了提高污水处理效果，反硝化生物滤池作为一种高效的深度处理技术，得到了广泛关注和应用。本文首先详尽阐述了反硝化生物滤池的功能特点、结构特性及其关键构成要素，并对反硝化生物滤池的作用机理进行了深入分析。随后结合案例，进一步探讨了反硝化生物滤池在污水深度处理中的具体应用情况，结果表明反硝化生物滤池在具体应用中展现出卓越的性能，具备在大规模范围内推广使用的潜力。随着我国经济的快速发展，城市化进程不断加快，城市污水排放量逐年增加，对污水的深度处理变得格外关键。随着环境保护规范的不断提高和对可持续发展的不懈追求，污水处理技术也面临着更为严苛的考验。特别是在氮的去除过程中，不仅对于保持水生态系统的平衡至关重要，而且直接影响到公共卫生和环境安全。

一、反硝化生物滤池的基本工艺原理与结构特性

1.功能特点及作用机理

作为先进的污水处理技术，反硝化生物滤池在污水处理领域具有不可或缺的地位。其主要作用集中在生物脱氮和高效过滤。通过构建一个深层的滤料床，为微生物提供一个适宜的生长栖息地，从而加速生物脱氮过程的实施 。在过滤机理方面，主要涉及物理截留、吸附和脱附三个主要环节：物理截留能够有效地捕捉较大尺寸的悬浮颗粒；吸附过程则负责对水中的微小颗粒物和溶解性污染物进行吸附；而脱附主要发生在反冲洗环节，其目的是移除滤料层中累积的吸附杂质，恢复滤料的过滤效能。这一系列复杂的过滤和净化过程共同确保了系统的高效运行和优异的处理效果。在脱氮过程中，滤料表面的生物膜，尤其是反硝化菌，负责将硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。脱氮包括硝化和反硝化两个阶段，需特定环境条件支持。反硝化生物滤池中，生物反硝化由反硝化菌主导，同时化学还原反应在碳源不足或微生物活性降低时协同作用，共同提升脱氮效率。

2.结构特性

依据水流运动的特点，反硝化生物滤池分为上流式和下流式两种结构形式。上流式反硝化生物滤池在结构设计上与传统生物滤池存在诸多相似之处，其特点是水流方向为自下而上。滤池的结构由配水层、承托层、填料层至清水层逐层构建 。上流式滤池的设计使其在处理污水过程中，能够更有效地利用滤料层中的微生物群落，实现深度脱氮与高效过滤。在结构上，下流式反硝化生物滤池与V 型滤池呈现出诸多相似点，特别是废水通过顶部的给水装置导入滤料层的过程，其通过置于滤池顶部的给水槽均匀导入至滤料层中。该滤池的设计自上而下依次涵盖了配水区、填料区、承托层和出水收集区，各部分有序排列。

3. 构成要素

（1） 滤料的类型与特性

*砂石滤料：在常规水处理流程中，砂石凭借其低成本和易于获取的优势，成为了首选的过滤介质。这种介质以优异的物理截留能力闻名，能够有效地去除水中的悬浮固体和较大颗粒物质。其过滤效果及反冲洗的便利性受到介质粒径、形状及硬度等参数的影响。

*活性炭滤料：活性炭滤料不仅在物理过滤方面表现出色，其卓越的吸附能力也使其能够有效地去除水中的有机物和部分无机物。得益于活性炭滤材的大比表面积，为微生物提供了丰富的附着区域，这一特性极大地促进了生物脱氮过程的实施，从而提高了污水处理系统的整体性能。

（2）气水分布系统

在反硝化滤池结构中，气水分布系统至关重要，主要由水分布器与曝气装备组成。水分布器确保进水均匀覆盖滤料表面，防止冲击损坏与局部负荷集中，提升处理效能并延长滤料寿命。曝气装备引入空气或氧气，促进微生物代谢，增强混合效果与生物脱氮效率，保障系统持续稳定运行。

（3） 反冲洗系统

在滤池维护中，反冲洗系统不可或缺，其主要功能是定期清除滤层内积聚的杂质，维持滤池的过滤性能及延长其使用寿命。反冲洗通常涉及逆向水力或气流的运用，目的是通过搅动滤料来去除固态颗粒、生物膜以及可能引起滤池堵塞的其他物质。设计阶段需对冲洗的水流和气流的强度及持续时间进行精确调控，以实现最佳的清洗效果，同时防止对滤料造成损伤。

二、反硝化生物滤池在污水深度处理中的应用案例分析

1. 工程概况

本研究聚焦于一个污水处理工程，其设计处理能力高达每日200,000立方米，主要目标为严格遵守图 2 中试装置流程图总氮排放标准。该工程的核心挑战是活性污泥系统中碳源的短缺问题。为克服这一难题，项目在 AOA 工艺的缺氧区增设了碳源补给点，以确保总氮排放达标。

2.工程设计

设计参数的制定以每日处理量为 50,000 立方米为基准，假定水温保持在 12℃，同时考虑到实际水量的波动，引入了 1.2 的系数以适应水量变化的需求。设计重点考虑了在12℃水温条件下的运行性能，并采纳了创新策略以适应不同温度下的污水处理需求。具体来说，在高温状态下，深床反硝化滤池直接参与污水处理流程，以提升脱氮效率；而在低温状态下，则通过补充外源碳来激活反硝化反应，保障系统的持续高效和稳定运行。滤池被划分为四个独立区域，每个区域的长宽分别为 26.83 米和 3.56 米，此设计旨在提供充足的处理能力。滤池的标准过滤速度为5.45米/小时，最高速度可达6.54米/小时，确保了处理能力的灵活调整。工程还包括一个机械混合池，该池由两个串联的隔间构成，每个隔间尺寸为 2.4 米 ×2.4 米 ×4.0 米，分别配备了 7.5 千瓦的搅拌机，用于在第一和第二隔间中分别添加混凝剂和碳源。碳源添加系统采用乙酸钠作为碳源，该系统由两台投加计量泵和一个储罐构成。系统通过电磁流量计进行精准的碳源投放量控制，以确保碳源添加的准确性和稳定性。为保障滤池系统高效运行，配置两台反冲洗水泵和三台反冲洗风机，其中一套设备备用。每台风机功率为 71 千瓦，确保反冲洗时提供充足空气流量与压力，有效清除滤料杂质，提升系统稳定性。在实际应用中，待处理水源取自二级沉淀出水，经输送至内径406 毫米的中试装置处理，石英砂滤料层高度 1830 毫米，优化过滤效果与污染物去除率，确保深床反硝化滤池长期稳定高效运行。

3. 应用效果

在污水处理工程项目中，应用的反硝化滤池显现出极高的处理效率，特别是在提高处理效果与符合排放规范方面表现得尤为出色。依据项目执行阶段所累积的数据表明，反硝化滤池在总氮去除方面的能力显著提升，尤其在深化二级处理水反硝化的过程。在处理原水 TN 浓度介于 14 至 24 毫克 / 升的情况下，经过反硝化滤池处理后的水质中 TN 浓度能够稳定维持在 5 毫克 / 升以下，这不仅远超一级 A 类排放标准，而且彰显了反硝化滤池在污水深度处理领域的重要优势。该滤池的高效运用，主要归功于其精细化的参数配置与工艺流程的优化，包括对碳源的合理利用以及机械混合池的精确布置。深床反硝化滤池的稳定运行依赖于对系统负荷和水质参数的持续监测，操作人员需实时调节滤速与碳源投加量，以确保处理效果和排放达标。定期反冲洗与设备维护可移除滤料沉积物，恢复过滤能力，降低故障风险，提升运行可靠性。针对高污染负荷或水质波动情况，预防性维护措施尤为关键。通过综合监控与精细管理，能够快速识别并处理技术问题，提升系统效率，实现污水处理的持续高效运行与环境保护目标。

三、 结语

综上所述，反硝化生物滤池在脱氮方面展现出卓越的性能，且其在运行期间维持了出色的稳定性和较低的经济投入，使其在城市污水处理领域中得到了广泛应用。尤其在应对日益严格的环保排放标准时，该滤池显著提高了污水处理的整体效率，并有助于达到环保排放标准。为了保障滤池能够长期保持稳定且高效的运行状态，必须采取精确的设备配置、持续的水质监控、定期的系统维护以及高效的操作管理。

文 / 俞诗静   理 论 研 究     知识分享，如有侵权，联系删除