近年來，我國不斷加大環(huán)境污染治理力度，尤其加大污水處理方面的人力與資金投入力度，進一步提高污水排放標準，從以往的一級 B 逐漸提升到一級A。為了滿足國家規(guī)定的污水排放表則，深床反硝化濾池應(yīng)運而生，憑借自身較強的懸浮物過濾能力、除磷能力、生物反硝化與脫氮能力， 使市政污水得到有效的深層處理。
1 深床反硝化濾池簡介
反硝化深床濾池中主要包括生物脫氮、 過濾功能兩個方面，主要構(gòu)成要素如下：
(1)氣水分布系統(tǒng)
為了確保氣水分布均勻，產(chǎn)生強有力的反沖，濾池可以通過使用氣水分布綠磚技術(shù)，借助“T”型濾磚的力量形成空氣反射內(nèi)腔，在反沖洗的過程中將氣與水充分混合以后，在相鄰磚的間隙中猛烈噴出，使空氣與水充分混合在濾池區(qū)域中，此種方式能夠有效保障零部件不受損壞，且能夠終身免修與更新。此種氣水分布設(shè)計的方式不會老化、堵塞與腐蝕，使用起來十分方便，具體較強的經(jīng)濟性。
(2)濾料
濾料表面使用的是石英砂， 強度較高，且粒徑在2~4mm之間，球形度為0.8~0.9，在均勻度、莫氏硬度、酸溶度等方面均有嚴格要求，在性能上要符合AWWA 的規(guī)定要求。在上述條件的影響下，濾料不易發(fā)生磨損與跑砂，終身無需補料。
2 深床反硝化濾池的應(yīng)用機理
現(xiàn)階段，為了加大市政污水處理力度，將深床反硝化濾池工藝應(yīng)用其中，尤其對于重力流濾池的應(yīng)用能夠在同一時間實現(xiàn)三種功能，分別為過濾功能、除磷功能與生物反硝化功能，本文將對深床反硝化濾池的應(yīng)用機理進行分析與研究。
2.1 過濾機理
現(xiàn)階段，在市政污水深度處理工作中，深床濾池的主要作用在于借助粗石英砂完成濾料工作，同時在濾池運行過程中，產(chǎn)生三個不同過程，分別為截留、吸附與脫附。
(1)在截留的應(yīng)用方面主要包括兩種類型，一種為機械過濾，另一種為濾料沉積。 其中，前者主要是對污水中存在體積較大的原料進行截留， 通過已沉積顆粒物形成的濾料保障顆粒被有效攔截，不會隨著污水流出; 如若濾料的篩孔較小， 能夠使污水凈化效果得到顯著提升。對于后者來說，主要對于懸浮顆粒物而言，許多顆粒物仍然會隨著污水流走，無法被有效截流，另外還與孔徑的大小、密度存在一定聯(lián)系。
(2)在吸附機理方面。 對于深度污水處理來說，顆粒物主要吸附在濾料的表面，通過對濾速進行控制的方式，能夠?qū)ξ叫ЧM行調(diào)整，從而影響最終污水的凈化效果。 在物理作用下，如擠壓、內(nèi)聚力等，完成吸附工作，從而使污水凈化能力得到顯著提高。
(3)在脫附機理方面。 在對污水進行深度處理時，對于已經(jīng)沉積后的顆粒物來說，會吸附在濾料的表面，這時間隙將逐漸減小，隨著流速的不斷提高，濾層阻力也將不斷提升。 因此，很多被截留的顆粒物往往難以吸附，導(dǎo)致濾料在深層堆積。 在濾層失效以前，需要對其進行多次沖洗，促使其過濾性能的恢復(fù)與提升。 另外，對于深床濾池來說，還使用過程中還應(yīng)配備
其他系統(tǒng)作為輔助，如二次配水系統(tǒng)， 其孔徑較小， 且分布較為緊密，在多次沖洗的情況下污水凈化效率將得到顯著提升，在增加濾池效率的同時，還能夠降低濾池反沖洗費用的投入。
1.1 脫氮機理
在污水處理過程中， 深床濾池的運行對氧氣需求量要求不高，即便在無氧情況下也可順利運行。 在濾料表面上具有大量的生物菌群，在二級生化處理下出水，在水流重力作用下順利完成處理工序， 但是對于污水來說， 由于其中成分較為復(fù)雜，存在亞硝酸鈉、硝酸鹽等， 對這些化學(xué)物質(zhì)進行還原反應(yīng)后生成 N2，便可以在污水中釋放，使反硝化脫氮能力提升。在顆粒濾料方面，通過截流懸浮物的方式實現(xiàn)凈化目標。 在反硝化菌中存在異氧與缺氧型微生物， 在缺氧環(huán)境下可以將反硝化菌通過氧化反應(yīng)的方式形成硝基單，同時將有機物，如甲醇,乙酸鈉，新型復(fù)合碳源
等看作一種電子供體，在污水廠中進行三級處理。在污水處理環(huán)節(jié)中，濾池屬于十分關(guān)鍵的步驟，在碳源投放量增加的情況下，污水廠中很可能面臨BOD 超標情況。 對此，需要在反硝化中加入投加指標，對進水量、出水硝基氮濃度、溶解氧濃度等進行定量，以此來更好的掌控碳源投放情況，從而達到最佳的節(jié)能控制目標。
2 深床反硝化濾池的應(yīng)用案例
2.1 工程概況
無錫市政污水處理工程中， 屬于太湖流域較為典型的污水處理工程，一至三期工程設(shè)計規(guī)模約為20 萬 m3/d，主要目標為保障 TN 穩(wěn)定達標，主要挑戰(zhàn)在于活性污泥系統(tǒng)中碳源不足， 因此三期工程中對AAO 工藝缺氧段設(shè)置了碳源投放點，以此來保障TN 達標投放。 在第四期工程中，安裝了深床反硝化濾池，并且在高溫狀態(tài)下使用，在低溫狀態(tài)下借助外加碳源的方式完成反硝化工作，利用微絮凝直接過濾技術(shù)，使無錫市污水處理工程中存在的問題得到有效解決。
2.2 工程設(shè)計
針對無錫市政污水處理四期工程進行深床反硝化濾池設(shè)計，主要的設(shè)計內(nèi)容如下所示：
(1)設(shè)計參數(shù)。工程設(shè)計的總體規(guī)模為5 萬m3/d，水溫為12℃左右，變化系數(shù)為 1.2;
(2)濾池。濾池共計分為四個部分，單個部分的長寬尺寸為 26.83m×3.56m，標準濾速為 5.45m/h，最大時濾速為6.54m/h;
(3)機械混合池。 在二沉池經(jīng)過泵房提升后，將污水傳遞到機械混合池當(dāng)中，在該池中共計分為兩個隔斷，并為串聯(lián)的形式分布，單個隔斷的長度為 2.4m，寬度為2.4m，高度為4.0m。 對于每個隔斷來說，分別設(shè)置了一臺攪拌機，其功率為7.5kW，將混凝劑投放到第一隔斷當(dāng)中，將碳源投放到第二隔斷當(dāng)中;
(4)碳源投加系統(tǒng)。 在本文所研究的濾池中采用乙酸鈉作為碳源，利用兩臺投加計量泵、一個乙酸鈉儲罐， 一個電磁流量計設(shè)計成一臺甲醇投加系統(tǒng);
(5)反沖洗水泵。 本工程中共設(shè)置了兩臺反沖洗水泵，一臺投入使用，另一臺留作備用，并且每臺水泵的長度為9m，功率為 75kW;在工程中共計設(shè)置三臺反沖洗風(fēng)機，將其中兩臺投入到工程中，另外一臺作為備用，每臺及機器的功率為 71kPa。
3.3 應(yīng)用效果
在工程應(yīng)用過程中，原水為二級沉淀工藝出水，經(jīng)泵提升至中試裝置。中試設(shè)備屬于一個圓柱體，內(nèi)部直徑為406mm，石英砂濾層的高度為1830mm， 卵石承托層的厚度為500mm，濾料容積為0.23m3，粒徑為 2~4mm。中試裝置流程如圖1 所示。
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在應(yīng)用過程中，水量為720L/h，濾速為5.56m/h，TN 的去除效果如圖2 所示。
從圖 2 的應(yīng)用效果中能夠看出，深床反硝化濾池的應(yīng)用效果十分明顯，能夠充分滿足設(shè)計要求，應(yīng)用效果可總結(jié)為：在二級出水的基礎(chǔ)上，考慮水力負荷情況下，對濾池進行反硝化操作，獲得了較為顯著的 TN 去除效果， 出水TN 與一級A標準相比較為優(yōu)質(zhì)，進水TN 在14~24mg/L 的情況下，出水TN 基本上可以穩(wěn)定在 5mg/L 以下。由此可見，深床反硝化濾池中的脫氮效果能夠充分滿足市政污水深度處理方面的設(shè)計要求。
3.3 注意事項
應(yīng)保障碳源投加量、混凝劑適量，這樣出水TN 才能夠保障不超過5mg/L; 其次，還應(yīng)保障混凝劑添加適當(dāng)， 確保出水TP 始終在5mg/L 以下;另外，在進水SS 的數(shù)值較低或者水量不足的情況下，反沖洗周期應(yīng)隨之延長;在對系統(tǒng)進行調(diào)試以后，首次使用時需要每間隔10d 沖洗以此，這樣能夠使污水處理效率得到進一步提升。
4 結(jié)論
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，深床反硝化濾池在市政污水處理中得到了廣泛應(yīng)用，其具有脫氮、脫磷、去除 SS等多項功能，并且使用性能較為穩(wěn)定，投入成本較低， 只要與區(qū)域水質(zhì)情況相結(jié)合進行合理設(shè)計， 便能夠獲得較為顯著的污水深度處理效果。