生物滤池在微污染水源脱氮除磷工艺中的应用
发布时间：2011-02-26 14:00:54更新时间：2011-02-26 14:00:54
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摘要：结合西湖长桥溪净化水系统工程，介绍和总结了曝气生物滤池—缺氧生物滤池—双层滤池脱氮除磷工艺及其运行情况。试运行期间NH3-N、TN和TP去除率分别达到96%、95%和97%，工程出水优于地表水环境质量Ⅲ类水体标准。
关键词：微污染BAF脱氮除磷硝化反硝化
Thesourceofwaterthelivingthingsfilterchamberiscontaminatedindecliningescapesfromnitrogenapplicationingettingridofthephosphorushandicraft/（ZhengWen-jun,liuqiang,lukangjie,ShandongShifangYuantongEnvironmentalProtectionCo.,Ltd,JiNanShandong,250101）
Abstract：UnifiestheXihulongbridgebrooktreatedwatersystemsengineering,introducedandsummarizedtheoxygenbiofilter-oxygendeficitbiofilter-double-deckedfiltertankeliminateAmmonianitrogenandeliminatethephosphoruscraftanditsthemovementsituation.DeparturedateNH3-N,TNandTPremoveingratedividesto96%,95%and97%,theprojectwaterleakagesurpassesthesurfacewaterboundaryquantityIIIwaterbody.
Keywords：MicropollutionBAFDenitrogenationandDephosphorization
NitrationDenitrify
1前言
西湖的水主要是由上游的溪流入湖、自然降雨和钱塘江引水共同汇聚而成。西湖流域内旅游业发达、人口稠密，部分生活污水、农田废水直接或间接地排入西湖上游的溪流，致使上游溪流的氮、磷污染相当严重，其中以长桥溪为最。2004年，长桥溪向西湖排入的总氮和总磷量分别占到上游溪流总排放量的43.04%和24.42%。这些富含氮、磷等营养物质的污水源源不断地流入西湖，成为西湖最主要的污染源，严重影响了西湖水质，是西湖水体富营养化的重要影响因素。
作为西湖疏浚工程的一部分，长桥溪流域地形复杂、农居建筑散乱无序、雨水与污水难以分流，污水纳管的可操作性不强。长桥溪水生态修复工程将受污染的溪水收集起来后，汇入净化水处理系统进行净化处理，最终达到地表水Ⅲ类水体的水质标准后排入西湖。
2工艺流程
在此工程中，我们采用了曝气生物滤池—缺氧生物滤池—双层滤池主工艺工艺流程（如图1所示）。
3主要构筑物介绍
3.1竖流沉淀池
沉淀的主要目的是去除污水中大部分的悬浮物及降雨时冲刷下来的泥砂，以保证后续生物滤池的正常运行。竖流式沉淀池具有占地面积小、运行管理简单等优点。
3.2C/N曝气生物滤池
本设计采用的UBAF滤池最大特点是气、水同为上向流态，使用一种新型的类球形陶粒滤料，在其表面及内腔空间生长有生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜在滤料层下部所提供的曝气供氧条件下，使废水中的有机物和氨氮得到降解和硝化。定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗，排除滤料表面增殖的老化微生物膜，以维持微生物的活性。
C/N曝气生物滤池的底部以降解污水中的有机物为主，优势生长异养菌，沿滤池高度方向从底部开始有机物浓度递减，其降解速率也呈递减趋势。在进口段由于有机物浓度较高，异养微生物处于对数增长期，BOD负荷也较高。
C/N曝气生物滤池的上部主要对污水中的氨氮进行硝化，在该段滤池中，由于有机物浓度较低，异养微生物较少，优势菌种为自养性硝化菌，可将污水中的氨氮氧化成硝酸盐氮或亚硝酸盐氮。
C/N曝气生物滤池氨氮容积负荷为0.4kgNH3-N/（m3滤料•d）。
3．3DN缺氧生物滤池
DN缺氧生物滤池主要用来进行后置反硝化，以满足出水对TN的要求。在滤池的进水口需外加碳源（甲醇）。经硝化后的进水从滤池顶部流入，滤池底部提供反冲曝气。
DN缺氧生物滤池容积负荷0.8kgNO3--N/（m3滤料•d），甲醇用量按COD/NO3--N=4.0计算。
3．4双层滤料滤池
过滤的作用主要是通过添加除磷药剂（硫酸铝），达到除磷的目的，同时进一步去除水中的悬浮或胶态杂质。双层滤料滤池具有滤速高、水质好，周期总滤水量大及冲洗水量少的优点，这种类型的滤池被认为是最实用的过滤处理设备之一。
进水TP浓度不同，相应的除磷药剂投加量也不同。要求的出水TP浓度越低，除磷药剂的投加比例也越高。
4．调试及运行
4．1原水水质
项目 CODMn T-N NH3-N T-P
数据（mg/L） 5-12 15-30 5-20 0.8-1.4
4．2调试期间出水效果
4．3出水验收监测结果
项目 CODMN T-N NH3-N T-P
数据（mg/l） 3.35 1.09 0.603 0.038
4．4调试运行的分析与讨论
4.4.1温度变化的影响
整个系统开始调试运行是在2005年1月份，水温在7～9℃比较低，出水CODMN和T-P很快达到设计标准。硝化的温度一般为10～30℃，且硝化菌的污泥龄比较长，在水温小于10℃时，硝化菌的繁殖非常缓慢，在1～2月份NH3-N的去除率非常低。3月份水温升高到11℃，NH3-N的去除率明显提高，出水NH3-N基本稳定在0.5mg/l左右，此后出水TN也是稳步下降，4月份出水TN稳定在2.0mg/l以下。
4.4.2外加碳源变化的影响
该工艺采用了甲醇作为反硝化的外加碳源，前期投加量控制在15mg/L，后期随着NH3-N去除率的提高，根据原水中的TN将甲醇的投加量提高至30～40mg/L。3月份因为甲醇量的过高造成出水CODMn的波动，之后随着甲醇量和反硝化的稳定，出水CODMn也稳定在3-4mg/L，反硝化效果明显。
4.4.3溶解氧变化的影响
前二个月系统以COD降解和NH3-N的硝化为主，曝气风机产生的风量全部提供给曝气生物滤池，曝气生物滤池出水中的溶解氧高达9mg/L。后期系统以缺氧生物滤池的反硝化的调试为主，因为水中的氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性，所以必须控制缺氧生物滤池中的溶解氧浓度。通过调整曝气生物滤池的进风量，曝气生物滤池出水溶解氧降至4-5mg/L，期间也加大了缺氧生物滤池甲醇的投加量，出水溶解氧降至1-2mg/L，反硝化脱氮的效率也明显提高。
在生物滤池这种附着型生长系统中，由于生物膜对氧传递的阻力较大，可以允许有较高的溶解氧浓度。
5．结论
（1）曝气生物滤池—缺氧生物滤池—双层滤池工艺适用于微污染水源水处理工程，脱氮除磷均达到设计要求。
（2）因长桥溪流域雨水、污水不分流，原水的水量、水质波动比较大，而该工艺运行稳定可靠，出水优于地表水环境质量Ⅲ类水体标准。因此，该工艺具有较大的抗冲击负荷能力。
（3）该工艺出水水质稳定达标的关键是滤池的反冲洗，因此，应该根据原水水量以及水质的变化适时的调整反冲周期。
参考文献
〔1〕 王凯军，贾立敏城市污水生物处理新技术开发与应用,化学工业出版社，2001
〔2〕 叶建锋废水生物脱氮处理新技术,化学工业出版社2006
关键词：微污染BAF脱氮除磷硝化反硝化
Thesourceofwaterthelivingthingsfilterchamberiscontaminatedindecliningescapesfromnitrogenapplicationingettingridofthephosphorushandicraft/（ZhengWen-jun,liuqiang,lukangjie,ShandongShifangYuantongEnvironmentalProtectionCo.,Ltd,JiNanShandong,250101）
Abstract：UnifiestheXihulongbridgebrooktreatedwatersystemsengineering,introducedandsummarizedtheoxygenbiofilter-oxygendeficitbiofilter-double-deckedfiltertankeliminateAmmonianitrogenandeliminatethephosphoruscraftanditsthemovementsituation.DeparturedateNH3-N,TNandTPremoveingratedividesto96%,95%and97%,theprojectwaterleakagesurpassesthesurfacewaterboundaryquantityIIIwaterbody.
Keywords：MicropollutionBAFDenitrogenationandDephosphorization
NitrationDenitrify
1前言
西湖的水主要是由上游的溪流入湖、自然降雨和钱塘江引水共同汇聚而成。西湖流域内旅游业发达、人口稠密，部分生活污水、农田废水直接或间接地排入西湖上游的溪流，致使上游溪流的氮、磷污染相当严重，其中以长桥溪为最。2004年，长桥溪向西湖排入的总氮和总磷量分别占到上游溪流总排放量的43.04%和24.42%。这些富含氮、磷等营养物质的污水源源不断地流入西湖，成为西湖最主要的污染源，严重影响了西湖水质，是西湖水体富营养化的重要影响因素。
作为西湖疏浚工程的一部分，长桥溪流域地形复杂、农居建筑散乱无序、雨水与污水难以分流，污水纳管的可操作性不强。长桥溪水生态修复工程将受污染的溪水收集起来后，汇入净化水处理系统进行净化处理，最终达到地表水Ⅲ类水体的水质标准后排入西湖。
2工艺流程
在此工程中，我们采用了曝气生物滤池—缺氧生物滤池—双层滤池主工艺工艺流程（如图1所示）。
3主要构筑物介绍
3.1竖流沉淀池
沉淀的主要目的是去除污水中大部分的悬浮物及降雨时冲刷下来的泥砂，以保证后续生物滤池的正常运行。竖流式沉淀池具有占地面积小、运行管理简单等优点。
3.2C/N曝气生物滤池
本设计采用的UBAF滤池最大特点是气、水同为上向流态，使用一种新型的类球形陶粒滤料，在其表面及内腔空间生长有生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜在滤料层下部所提供的曝气供氧条件下，使废水中的有机物和氨氮得到降解和硝化。定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗，排除滤料表面增殖的老化微生物膜，以维持微生物的活性。
C/N曝气生物滤池的底部以降解污水中的有机物为主，优势生长异养菌，沿滤池高度方向从底部开始有机物浓度递减，其降解速率也呈递减趋势。在进口段由于有机物浓度较高，异养微生物处于对数增长期，BOD负荷也较高。
C/N曝气生物滤池的上部主要对污水中的氨氮进行硝化，在该段滤池中，由于有机物浓度较低，异养微生物较少，优势菌种为自养性硝化菌，可将污水中的氨氮氧化成硝酸盐氮或亚硝酸盐氮。
C/N曝气生物滤池氨氮容积负荷为0.4kgNH3-N/（m3滤料•d）。
3．3DN缺氧生物滤池
DN缺氧生物滤池主要用来进行后置反硝化，以满足出水对TN的要求。在滤池的进水口需外加碳源（甲醇）。经硝化后的进水从滤池顶部流入，滤池底部提供反冲曝气。
DN缺氧生物滤池容积负荷0.8kgNO3--N/（m3滤料•d），甲醇用量按COD/NO3--N=4.0计算。
3．4双层滤料滤池
过滤的作用主要是通过添加除磷药剂（硫酸铝），达到除磷的目的，同时进一步去除水中的悬浮或胶态杂质。双层滤料滤池具有滤速高、水质好，周期总滤水量大及冲洗水量少的优点，这种类型的滤池被认为是最实用的过滤处理设备之一。
进水TP浓度不同，相应的除磷药剂投加量也不同。要求的出水TP浓度越低，除磷药剂的投加比例也越高。
4．调试及运行
4．1原水水质
项目 CODMn T-N NH3-N T-P
数据（mg/L） 5-12 15-30 5-20 0.8-1.4
4．2调试期间出水效果
4．3出水验收监测结果
项目 CODMN T-N NH3-N T-P
数据（mg/l） 3.35 1.09 0.603 0.038
4．4调试运行的分析与讨论
4.4.1温度变化的影响
整个系统开始调试运行是在2005年1月份，水温在7～9℃比较低，出水CODMN和T-P很快达到设计标准。硝化的温度一般为10～30℃，且硝化菌的污泥龄比较长，在水温小于10℃时，硝化菌的繁殖非常缓慢，在1～2月份NH3-N的去除率非常低。3月份水温升高到11℃，NH3-N的去除率明显提高，出水NH3-N基本稳定在0.5mg/l左右，此后出水TN也是稳步下降，4月份出水TN稳定在2.0mg/l以下。
4.4.2外加碳源变化的影响
该工艺采用了甲醇作为反硝化的外加碳源，前期投加量控制在15mg/L，后期随着NH3-N去除率的提高，根据原水中的TN将甲醇的投加量提高至30～40mg/L。3月份因为甲醇量的过高造成出水CODMn的波动，之后随着甲醇量和反硝化的稳定，出水CODMn也稳定在3-4mg/L，反硝化效果明显。
4.4.3溶解氧变化的影响
前二个月系统以COD降解和NH3-N的硝化为主，曝气风机产生的风量全部提供给曝气生物滤池，曝气生物滤池出水中的溶解氧高达9mg/L。后期系统以缺氧生物滤池的反硝化的调试为主，因为水中的氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性，所以必须控制缺氧生物滤池中的溶解氧浓度。通过调整曝气生物滤池的进风量，曝气生物滤池出水溶解氧降至4-5mg/L，期间也加大了缺氧生物滤池甲醇的投加量，出水溶解氧降至1-2mg/L，反硝化脱氮的效率也明显提高。
在生物滤池这种附着型生长系统中，由于生物膜对氧传递的阻力较大，可以允许有较高的溶解氧浓度。
5．结论
（1）曝气生物滤池—缺氧生物滤池—双层滤池工艺适用于微污染水源水处理工程，脱氮除磷均达到设计要求。
（2）因长桥溪流域雨水、污水不分流，原水的水量、水质波动比较大，而该工艺运行稳定可靠，出水优于地表水环境质量Ⅲ类水体标准。因此，该工艺具有较大的抗冲击负荷能力。
（3）该工艺出水水质稳定达标的关键是滤池的反冲洗，因此，应该根据原水水量以及水质的变化适时的调整反冲周期。
参考文献
〔1〕 王凯军，贾立敏城市污水生物处理新技术开发与应用,化学工业出版社，2001
〔2〕 叶建锋废水生物脱氮处理新技术,化学工业出版社2006
学术前沿
学术知识
