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反硝化深床滤池概述
随着城市化进程加快，水污染日益严重，城市污水排放标准逐步提升，现阶段污水经二级处理后 往往还不能达到排放标准，无论是老污水厂的提标改造，还是新水厂的深度处理，都拭待快速、高效的新技术、新产品。
反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的深度处理单元。其采用特殊规格及形状的厚层均质滤料作为反硝生物的挂膜介质，在外加氮源情况下，则为具有反硝化功能的反硝化深床滤池，可以去除TN、SS和TP。在取消加氮源的情况下，则为深床滤池，可以同时去除SS和TP。
生物反硝化原理
反硝化反应是由一群异养型微生物完成的生物化学过程。
在缺氧(不存在分子态溶解氧)的条件下，将亚硝酸根和硝酸根还原成氮气、一氧化氮或氧化二氮。参与反硝化过程的微生物是反硝化菌。反硝化菌属兼性菌，在自然环境中几乎无处不在，在废水处理系统中许多常见的微生物都是反硝化细菌，如变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等，它们多数是兼性细菌。
当有溶解氧存在时，反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。在无溶解氧的情况下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3+作为能量代谢中的电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。
生物反硝化过程可用以下二式表示：2NO2+6H(电子供体有机物)→N2+2H20+20H
2NO3+9H(电子供体有机物)→N2+2H20+30H
反硝化影响因素
温度
反硝化反应的最适宜温度范围是20～40℃，低于5℃时反应速率会下降。
PH值
反硝化过程的最适宜PH值为7.0～7.5，不适宜的PH值影响反硝化菌的增殖和酶的活性。当PH值低于6.0或高于8.0时，反硝化会受到明显的抑制。
溶解氧
微生物反硝化需要保持严格的缺氧条件。一般认为，活性污泥系统中，溶解氧应保持在02MG/L以下，才能使反硝化反应正常进行。但在附着生长系统中，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。
碳源有机物
反硝化反应是由异养微生物完成的生化反应，它们在溶解氧浓度极低的条件下利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物作为碳源及电子供体。碳源物质不同，反硝化速率也不同。
有毒物质
反硝化菌对有毒物质的敏感性比硝化菌低的多，与一般好样异养菌相同。
反硝化深床滤池工作原理
反硝化深床滤池结构滤池组成：
(1) 滤池进水堰板
(2) 滤池滤料
(3) 滤池支撑层
(4) 气水分布滤砖
(5) 反冲洗气管
(6) 滤池集水槽盖板
(7) 反冲洗罗茨鼓风机
(8) 反冲洗清水泵
(9) 滤池配套阀门、闸门
(10) 空压机系统
(11) 滤池自控系统
(12) 滤池配套仪表
(13) 电气设备及控制(自控)设备
(14) 深度滤池管线、电缆
(15) 其他辅助设备
反硝化深床滤池工艺流
第一种方式：深度滤池直接过滤模式运行，高效去除SS，同步提高BOD、COD等污染物去除效果、保证出水达标。
第二种方式：总磷超标时，很容易调整为按微絮凝深床滤池运行，有效去除SS和TP，保证出水水质全项达标。
其他方式：把出水达标(一级A)与再生水会用工程统筹考虑，首选深床滤池工艺，出水水质可以达到生水景观、城市杂用水、工业用水等水质标准，也可以作为污水脱盐前处理工艺。
技术参数
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序号 |
内容 |
常规技术参数 |
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1 |
设计水温 |
10～25℃ |
|
2 |
反硝化负荷 |
0.4～0.9(kgNO3-N)/( m³/d) |
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3 |
平均滤速 |
4～8m/h |
|
4 |
滤料层高度 |
1.8m以上 |
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5 |
承托层 |
0.45～0.5m |
|
6 |
滤池总水头损失 |
≤2.7m |
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7 |
水反冲洗强度 |
14～25m³/m²h |
|
8 |
气反冲洗强度 |
90～120 m³/m²h |
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9 |
反洗周期 |
12～48h |
|
10 |
反洗历时 |
10～30min |
|
11 |
反洗水用水量 |
≤5％ |
|
12 |
工作制 |
24h/d |
|
13 |
驱氮 |
2～4h/次（视运行条件设定） |
滤料
反硝化深床滤池的滤料，主要实现除浊与生物膜脱氮的双重功能。
高强度陶粒破碎均质滤料
√原料：膨润土，解决表面结釉问题，改善其表面亲水性，以增强生物膜的辅助功能，启动挂膜快、挂膜效率高(与进口挪威滤料相同)
√表面粗糙度和多孔性：是提供良好的着床条件和菌胶团最佳的生长环境。
√生物化学稳定性：抗腐蚀性好，不易受酸性腐蚀。
√强度：机械强度高、耐摩擦、耐冲洗。
√粒径范围
深床1.8m以上，选择2.0～4.0mm
可根据水质条件和滤池深度，可灵活、科学选择1.2～2.0mm以及0.9～1.2mm等不同范围的均质滤料。
传统的均质石英砂滤料
√高比重滤料-最小2.6
√高等级硅砂
√粒径范围2.0～4.0mm
√均匀系数小于1.35
√球形度0.80
三明治式承托层
厚度4500-500mm，三明治结构形式的承托层滤池不可或缺的重要元素，它不仅仅是支撑滤料以保持滤料层在反冲洗阶段的稳定，更是维持配水布气均匀的技术保障。
配水布气系统整个滤池
为保证气水分布均匀及强力气水反冲，滤池采用气水分布滤砖技术，其独特的结构形式，能形成空气反射内腔，反冲洗时空气与水混合后，从相邻砖的间隙中强力喷出，将空气与水均匀分布在整个滤池区域，且终身免维护和更换，无易损易耗件。
特点：
★外壳为HDPE，内填坑压345KGF的高强度混凝土。
★重23千克，不会漂浮不会移动。
★无需压浆固定
★支撑坚实耐用
★安装时省力
★4%的开口，能最大程度满足气水分布
★ 污水中不易堵塞
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型号 |
外形尺寸L*B*H(MM) |
外壳厚度 |
支撑脚 |
两块滤砖扣合 |
重量 |
安装后，面层开孔面积与滤池过滤面积之比 |
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数量 |
间距L1 |
缝宽 |
两块滤砖中心距L2（mm） |
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ZS-W |
543*203*187 |
≤2 |
8 |
107.5 |
7-8 |
203 |
22-23 |
3.5％-4.5％ |
碳源投加及控制
当污水BOD5/TN>3-5时，认为反硝化碳源充足。当废水中缺少有机物质时，为了给反硝化反应提供足够的电子供体，需要外加碳源。
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常用氮源比较一览表 |
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名称 |
甲醇 |
乙酸（醋酸） |
乙酸钠（醋酸钠） |
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分子式 |
CH₃OH |
CH₃COOH |
C₂H₃NaO₂ |
|
相对分子质量 |
32.04 |
60.05 |
82.03 |
|
化学品类别 |
有机物（醇） |
有机物（酸） |
有机物 |
|
管制类型 |
管制（易燃物） |
不管制 |
不管制 |
|
储存 |
密封保存 |
密封保存 |
密封保存 |
|
熔点（℃） |
-97.8 |
16.6 |
324 |
|
沸点（℃） |
64.8 |
117.9 |
|
|
相对密度 |
0.79 |
1.0492 |
1.528 |
|
闪点（℃） |
11 |
39 |
|
|
爆炸上线％（V/V） |
44 |
17 |
|
|
爆炸下线％（V/V） |
5.5 |
4 |
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溶解性 |
溶于水，可混溶于醇、醚等多数有机溶剂 |
易溶于水和乙醇，其水溶液呈弱酸性 |
溶于水和乙醚，微溶于乙醇 |
|
毒性 |
有毒 |
无毒 |
无毒 |
|
腐蚀性 |
无 |
有、酸性、对金属腐蚀 |
弱、溶液弱碱性 |
|
工程中投加比 （碳源、硝态氮） |
2.9 |
4.5 |
5 |
运行
反冲洗
全自动反冲洗过程如下：(反冲洗周期和顺序可通过主控柜调整)
(1) 关闭进水阀和出水阀;
(2) 打开反冲洗进水阀和反冲洗出水阀
(3) 打开反冲洗气提控制阀
(4) 启动反冲洗罗茨风机
(5) 逐渐关闭反冲洗空气泄压阀，开始气提反冲洗
(6) 鼓风机继续运行，气体冲洗5分钟后启动一台反冲洗泵
(7) 气/水同时反冲洗大约15分钟
(8) 关闭反冲罗茨鼓风机，关闭反冲洗气提控制阀，打开空气泄压阀。
(9) 继续单水冲洗约5分钟，去除滤池内的残留空气，并将残留物漂洗出池外。
(10) 关闭反冲洗水泵。
(11) 关闭反冲洗进水阀、反冲洗出水阀。
(12) 打开进水阀、出水阀，滤池恢复正常运行。
驱氮
气水反冲洗期间或者单水冲时间，如果有另外1格反硝化滤池液位过高，则开启另一台水泵进行驱氮，驱氮1-2分钟，根据实际运行情况可通过滤池配套的主控柜设定驱氮周期。
运行成本
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运行成本一览表 |
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科目 |
吨水消耗 |
消耗品单价 |
吨水费用 |
备 注 |
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0.047348KWh |
0.7元/ KWh |
0.033元/m³ |
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2、药剂 |
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PAC |
0.004113kg/m³ |
2.5元/Kg |
0.010元/m³ |
|
|
氮源 |
0.025kg/m³ |
2.6/Kg |
0.065元/m³ |
以乙酸钠计，全年投加 |
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3、成本合计 |
|
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0.108/m³ |
全年投加氮源 |
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|
0.059元/m³ |
仅冬季投加氮源 |
注：1、上表按总氮去除为5mg/L，总磷为0.5mg/L计算;
2、电费、药剂费单价为暂定，不同时间不同地域差别较大。
技术优势
◆多功能能性：反硝化滤池一池多用，同步去除TN(加氮源)、SS(降流式重力过滤)、TP(共絮凝)三个水质指标稳定达标，运行可靠。经反硝化滤池处理后，出水TSS最低可达到3mg/L及以下(通常为5-10mg/L)，TP最低可达到0.3mg/L及以下(通常0.5mg/L)，TN最低可达到3mg/L。
◆可靠性：TN把关技术：因国内大部分污水处理厂前处理工艺比较脆弱，出水水质波动较大时，滤池可对TN的稳定达标起到了把关作用。并可应对远期日益严重的TN排放标准，出水无生物膜残留，水质未定可靠，体现了可靠性。
◆经济性：工艺灵活性：夏季TN如能达标，运行时简单改变工艺运行条件反硝化深床滤池可灵活转换成深床滤池，无需启动氮源投加系统，适应季节性变化，节约运行成本，有良好的经济性。
◆投资成本低：反硝化滤池淹没式进水堰和独有的驱氮技术，保证滤池具有最小的氮源消耗和能耗。
◆易损易耗件：反硝化深床滤池终身免维护，无易损易耗件。
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