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    关于反硝化滤池的几个重要问题

    2017-09-27 14:39:23  来源:

    反硝化滤池(DNF)是近些年国内污水处理厂一级A提标改造中经常采用的深度处理工艺,我们看到越来越多的不同形式的DNF出现在视野,但是目前DNF大部分还是以专有技术提供为主,既有国内的提供商,也有国外的几个专利技术池型。实践层面国内也缺乏设计规范,因此,对不同DNF的工艺构型及设计工艺参数还是差异巨大,笔者认为比较混乱。

    基于上述背景,笔者组织了“水进展-水圈”的专家进行了专题讨论,就大家感兴趣的一些话题进行了微信群沟通。需要说明的是,这种沟通,由于是停留在微信层面,因此,交流不会很充分,也不够系统,甚至很多观点未能充分表达出专家们的系统思想和观点。“水进展-水圈”希望的是,通过这些“只言片语”的非系统性的表述,使大家大概能领略一下当今DNF在中国污水处理界的发展现状及趋势。


    图1 天津津南污水厂深床反硝化滤池运行图片(55万m3d)

    问题1—关于DNF的过滤功能和反硝化功能的定位与设计区分

    反硝化滤池的功能目前在实践认知、设计层面存在一些不同的看法或者建议。对于反硝化滤池,目前期望的功能包括三个方面:反硝化去除NO3-N,去除SS和通过多SS的去除实现协同化学除磷。但这些功能是否应该融合在一个“反硝化滤池”单元,像现在有的专利池型,深床DNF等,还是进行单独的功能分区,不同的专家有一些不同的建议或者考虑:

    中国市政工程华北设计研究总院二院周丹副总工:(对于过滤和反硝化两种功能,)多功能于一身的和功能各自独立的,这是两种设计理念吧。多功能确实优点很多,但也有它的缺点:每种功能都不如单一功能的适用性强;另外,“多功能DNF”运行管理要求高等。

    我在设计上是稍倾向于功能独立的,*,有明确的设计理论指导,即便运行不正常,一看数据就知道哪个环节出的问题;第二,由于工艺单元功能的分离,使得运行管理简单,运行出现问题,运行人员不至于“一头雾水,不知调哪”。

    我还是认为反硝化滤池和深床滤池不是一回事,就跟深床和V滤不是一回事一样;目前两种性质的滤池,造价还差距不小。

    中国市政工程华北设计研究总院二院刘龙志副院长:在于大家进行广泛讨论基础上,刘龙志看好未来反硝化滤池的发展,他认为具有反硝化功能且有良好SS去除功能的DNF滤池未来具有很好的应用前景,但充分重视挖掘二级生物处理段的脱氮除磷功能,同样十分必要。

    (笔者注:在这个问题上,各位专家意见非常一致,TN的去除应该由二级活性污泥段发挥主要功效,如果转嫁到三级生物膜反硝化,那么代价太大了。)

    上海市政工程设计研究总院五院熊建英副总工程师除P和SS必然要用到滤池,采用具有反硝化功能的滤池是今后的污水深度处理工艺发展方向。


    图2 天津张贵庄污水厂调试中的深床反硝化滤池(20万m3/d)

    笔者点评:

    笔者认为,基于GB18918-2002一级A标准(TN15mg/L,SS10mg/L),“过滤+反硝化”功能是可以融合在一个“深床反硝化滤池”实现的,至于是深度处理采用“常规DNF+高密+转盘过滤”、还是“高密+深床DNF”,这也需要一个生命周期内综合经济技术比较。

    但是,如果以后出水标准再进一步提高,实现深度脱氮除磷,结合国外的运行数据,笔者认为“高密+深床DNF”个别指标上或许存在一定不确定性(但是需要生产数据验证):TN层面不存在技术风险,国外经验采用”step-feed+高密+深床DNF”或“Bardenpho+高密+深床DNF”能实现TN≤3-5mg/L甚至更高的排放标准; TP指标,如果TP要求低于0.3mg/L或更低,单纯深床反硝化滤池就不一定能稳定保证TP达标。


    图3 活性污泥+反硝化滤池联合深度脱氮除磷路线

    除此以外,各位专家讨论时,有一个细节问题都没有提到,其实也是设计和运行环节容易被忽视的问题,就是反硝化过程对PO4-P的需求,国外研究表明,若反硝化生物膜反应器进水SPO4-P: SNO3-N<0.01,则PO4-P将成为影响DN滤池反硝化潜力的限制性因子,因此对于采用深度化学除磷与DN滤池联用的情况,尤其要注意DN滤池进水保持适量浓度PO4-P对维系缺氧生物膜微生物生长并确保反应器保持高效反硝化性能的必要性。

    华北院刘龙志也承认:“如果出水各项标准进一步提高时,各项指标如何兼顾是个问题!”

    问题2—反硝化滤池的污染物去除负荷和实际能力

    上海市政工程设计研究总院五院熊建英副总工程师:用于污水深度处理的纤维束滤池、纤维球滤池、V砂滤池、BIOSMEDI生物滤池我都设计过,目前运行都不错。前三个除P和SS,生物滤池去氨氮。纤维滤池滤速放低些,纤维束加长些(1.2m加长到1.8~2.5m),外加优质碳源采用后稀释装置(即尽可能降低投加碳源的浓度)与滤池进水充分混合,实现反硝化脱氮5mg/L不是问题。

    反硝化滤池外加碳源利用率、需要脱除的硝态氮浓度、进水COD、出水COD指标,四者相互制约。据说纤维束滤池和纤维球滤池由于滤料本身特点,具有固定反硝化菌的作用,江阴一个5万吨污水深度处理试验下来,纤维滤池可去除3~5mg/L硝氮。若去除更多,则COD超标。对于C/N比较好的污水,脱氮尽可能在生物段解决。具有反硝化功能的滤池只能是锦上添花。

    中国市政工程华北设计研究总院二院崔洪升副总工:带过滤功能的反硝化滤池,去除3-5mg/l是可以的,再多会产生较多的污泥,出水ss,cod较高,反洗频繁,只能降低滤速,就不经济了。

    中国市政工程华北设计研究总院二院刘龙志副院长:对于如何协调“过滤”和“反硝化”两个功能是个问题,但目前矛盾不明显(一级A标准条件下,笔者注),因为10mg/L的SS、BOD,10~15mg/L的TN以及50mg/L以下的COD基本能兼顾。

    合肥排水管理办钱静:反硝化滤池目前在合肥深度处理运用情况还好,(采用国产普通反硝化滤池池型),进水TN浓度10mg/L,出水可以达到5mg/L一下,但目前运行时间还短,需要再看看。

    中国市政工程华北设计研究总院二院刘龙志副院长:深床DNF要是能去除10mg/L的NO3-N,这种能力可以应付大部分市政污水处理厂的情况。

    上海市政工程设计研究总院三院彭弘副总工:彭总提出一个问题:“在污水厂一级A提标工程中,要去除TN,TP,SS等,在原来的二沉池后,有二种工艺路线:1、反硝化滤池(BAF工艺)+高效沉淀池+滤布滤池,2、高效沉淀池+深床滤池。大家觉得哪种工艺路线效果比较好?”他本人表示,“路线1”比较可靠,但是“路线2”有些“吃不准”。对此,华北院周丹副总工意见是要具体看水质情况,如果就为了去除2~3mg/L总氮的话,设反硝化滤池可能是不够经济的;但是如果要深床DNF去除10mg/L的TN,恐怕又存在技术风险,这种情况下,建议还是考虑路线1。

    北京首创股份有限公司刘智晓博士:对于深床DN滤池,美国有些项目进水是控制在6-10mg/l居多,达到15mg/L的情况也有,出水执行LOT标准,就是低于3mg/l. 对于6mg/l以上的排放标准,美国基本无需深床DN滤池即可达到。当然,反硝化滤池的设计硝态氮容积负荷是一个重要参数,这个比单纯进水浓度更有意义。根据美国的经验,国内现在采取的“活性污泥+反硝化滤池”,应对一级A指标方面不存在技术风险。

    问题3 常规砂滤池的功能改进及潜能设计

    现在国内尝试将现有的常规过滤工艺进行设计改良,使之将来具有将其改造为“深床DNF”的可能。

    北京市政工程设计研究院高守友博士:现在我们有的设计按照v型滤池做,但预留了改造为反硝化滤池的条件,我看到有个项目是完全按V型滤池池型做的,只是滤料深度和粒径按深床滤池设计,用的是滤头。做这个“v型滤池”前,要考虑将来改成深床时满足反硝化时的滤床深度,及将来改造滤头滤板的条件,我们拟改造两个v型滤池,使其具备反硝化功能,即将施工。

    中国市政工程华北设计研究总院二院刘龙志副院长:国内已经开始将深床反硝化的理念引入到常规滤池的设计中,比如对V型滤池按深床反硝化滤池的改良式设计,目前已不止是一家设计院在做。见过有个正在实施的30万吨/天的项目,是完全按照V型滤池池型做的设计,只是滤料深度和粒径是按照深床DNF做的,但是用的是V型滤池的滤头。”但应用效果待验证。

    参与讨论的华北院、北京院的几位专家表示,对常规滤池的改良设计这确实是一个方向和方法,但是也要注意一些细节问题,如对滤板滤头、反冲洗强度等问题等细节问题的考量。

    本次讨论,对于其它方面的问题,如滤池的防堵塞问题、运行控制等方面也有涉及,但是下一步会将这个方面的细节问题,进行详细的讨论。

    笔者点评:

    本次讨论主要集中反硝化滤池的工艺构型及技术路线,水进展˙水圈拟再邀请专家进行深入讨论,关于一些技术细节,比如设计参数的选取及确定、反冲强度,氮气吹脱,碳源如何控制等。

    参与讨论的还有:

    北京市政工程设计院二院 程树辉副总工;

    加拿大斯坦泰克公司水和废水技术总监 李建国博士

    天津市市政工程设计研究院 二院总工程师 刘天顺高工

    广州华浩能源 冯祥军高工


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