專題討論：關于反硝化濾池的幾個重要問題
2015-01-26 08:45來源：水進展微信關鍵詞：污水處理污水深度處理反硝化濾池
反硝化濾池(DNF)是近些年國內(nèi)污水處理廠一級A提標改造中經(jīng)常采用的深度處理工藝，我們看到越來越多的不同形式的DNF出現(xiàn)在視野，但是目前DNF大部分還是以專有技術提供為主，既有國內(nèi)的提供商，也有國外的幾個專利技術池型。實踐層面國內(nèi)也缺乏設計規(guī)范，因此，對不同DNF的工藝構型及設計工藝參數(shù)還是差異巨大，筆者認為比較混亂。
基于上述背景，筆者組織了“水進展-水圈”的專家進行了專題討論，就大家感興趣的一些話題進行了微信群溝通。需要說明的是，這種溝通，由于是停留在微信層面，因此，交流不會很充分，也不夠系統(tǒng)，甚至很多觀點未能充分表達出專家們的系統(tǒng)思想和觀點。“水進展-水圈”希望的是，通過這些“只言片語”的非系統(tǒng)性的表述，使大家大概能領略一下當今DNF在中國污水處理界的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。
圖1 天津津南污水廠深床反硝化濾池運行圖片(55萬m3d)
問題1—關于DNF的過濾功能和反硝化功能的定位與設計區(qū)分
反硝化濾池的功能目前在實踐認知、設計層面存在一些不同的看法或者建議。對于反硝化濾池，目前期望的功能包括三個方面：反硝化去除NO3-N，去除SS和通過多SS的去除實現(xiàn)協(xié)同化學除磷。但這些功能是否應該融合在一個“反硝化濾池”單元，像現(xiàn)在有的專利池型，深床DNF等，還是進行單獨的功能分區(qū)，不同的專家有一些不同的建議或者考慮：
中國市政工程華北設計研究總院二院周丹副總工：(對于過濾和反硝化兩種功能，)多功能于一身的和功能各自獨立的，這是兩種設計理念吧。多功能確實優(yōu)點很多，但也有它的缺點：每種功能都不如單一功能的適用性強;另外，“多功能DNF”運行管理要求高等。
我在設計上是稍傾向于功能獨立的，第一，有明確的設計理論指導，即便運行不正常，一看數(shù)據(jù)就知道哪個環(huán)節(jié)出的問題;第二，由于工藝單元功能的分離，使得運行管理簡單，運行出現(xiàn)問題，運行人員不至于“一頭霧水，不知調(diào)哪”。
我還是認為反硝化濾池和深床濾池不是一回事，就跟深床和V濾不是一回事一樣;目前兩種性質(zhì)的濾池，造價還差距不小。
除此以外，各位專家討論時，有一個細節(jié)問題都沒有提到，其實也是設計和運行環(huán)節(jié)容易被忽視的問題，就是反硝化過程對PO4-P的需求，國外研究表明，若反硝化生物膜反應器進水SPO4-P: SNO3-N<0.01，則PO4-P將成為影響DN濾池反硝化潛力的限制性因子，因此對于采用深度化學除磷與DN濾池聯(lián)用的情況，尤其要注意DN濾池進水保持適量濃度PO4-P對維系缺氧生物膜微生物生長并確保反應器保持高效反硝化性能的必要性。
華北院劉龍志也承認：“如果出水各項標準進一步提高時，各項指標如何兼顧是個問題!”
問題2—反硝化濾池的污染物去除負荷和實際能力
上海市政工程設計研究總院五院熊建英副總工程師：用于污水深度處理的纖維束濾池、纖維球濾池、V砂濾池、BIOSMEDI生物濾池我都設計過，目前運行都不錯。前三個除P和SS，生物濾池去氨氮。纖維濾池濾速放低些，纖維束加長些(1.2m加長到1.8～2.5m)，外加優(yōu)質(zhì)碳源采用后稀釋裝置(即盡可能降低投加碳源的濃度)與濾池進水充分混合，實現(xiàn)反硝化脫氮5mg/L不是問題。
反硝化濾池外加碳源利用率、需要脫除的硝態(tài)氮濃度、進水COD、出水COD指標，四者相互制約。據(jù)說纖維束濾池和纖維球濾池由于濾料本身特點，具有固定反硝化菌的作用，江陰一個5萬噸污水深度處理試驗下來，纖維濾池可去除3～5mg/L硝氮。若去除更多，則COD超標。對于C/N比較好的污水，脫氮盡可能在生物段解決。具有反硝化功能的濾池只能是錦上添花。
中國市政工程華北設計研究總院二院崔洪升副總工：帶過濾功能的反硝化濾池，去除3-5mg/l是可以的，再多會產(chǎn)生較多的污泥，出水ss,cod較高，反洗頻繁，只能降低濾速，就不經(jīng)濟了。
中國市政工程華北設計研究總院二院劉龍志副院長：對于如何協(xié)調(diào)“過濾”和“反硝化”兩個功能是個問題，但目前矛盾不明顯(一級A標準條件下，筆者注)，因為10mg/L的SS、BOD，10～15mg/L的TN以及50mg/L以下的COD基本能兼顧。
合肥排水管理辦錢靜：反硝化濾池目前在合肥深度處理運用情況還好，(采用國產(chǎn)普通反硝化濾池池型)，進水TN濃度10mg/L，出水可以達到5mg/L一下，但目前運行時間還短，需要再看看。
中國市政工程華北設計研究總院二院劉龍志副院長：深床DNF要是能去除10mg/L的NO3-N，這種能力可以應付大部分市政污水處理廠的情況。
上海市政工程設計研究總院三院彭弘副總工：彭總提出一個問題：“在污水廠一級A提標工程中，要去除TN，TP，SS等，在原來的二沉池后，有二種工藝路線：1、反硝化濾池(BAF工藝)+高效沉淀池+濾布濾池，2、高效沉淀池+深床濾池。大家覺得哪種工藝路線效果比較好?”他本人表示，“路線1”比較可靠，但是“路線2”有些“吃不準”。對此，華北院周丹副總工意見是要具體看水質(zhì)情況，如果就為了去除2～3mg/L總氮的話，設反硝化濾池可能是不夠經(jīng)濟的;但是如果要深床DNF去除10mg/L的TN，恐怕又存在技術風險，這種情況下，建議還是考慮路線1。
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：對于深床DN濾池，美國有些項目進水是控制在6-10mg/l居多，達到15mg/L的情況也有，出水執(zhí)行LOT標準，就是低于3mg/l. 對于6mg/l以上的排放標準，美國基本無需深床DN濾池即可達到。當然，反硝化濾池的設計硝態(tài)氮容積負荷是一個重要參數(shù)，這個比單純進水濃度更有意義。根據(jù)美國的經(jīng)驗，國內(nèi)現(xiàn)在采取的“活性污泥+反硝化濾池”，應對一級A指標方面不存在技術風險。
問題3 常規(guī)砂濾池的功能改進及潛能設計
現(xiàn)在國內(nèi)嘗試將現(xiàn)有的常規(guī)過濾工藝進行設計改良，使之將來具有將其改造為“深床DNF”的可能。
北京市政工程設計研究院高守友博士：現(xiàn)在我們有的設計按照v型濾池做，但預留了改造為反硝化濾池的條件，我看到有個項目是完全按V型濾池池型做的，只是濾料深度和粒徑按深床濾池設計，用的是濾頭。做這個“v型濾池”前，要考慮將來改成深床時滿足反硝化時的濾床深度，及將來改造濾頭濾板的條件，我們擬改造兩個v型濾池，使其具備反硝化功能，即將施工。
中國市政工程華北設計研究總院二院劉龍志副院長：國內(nèi)已經(jīng)開始將深床反硝化的理念引入到常規(guī)濾池的設計中，比如對V型濾池按深床反硝化濾池的改良式設計，目前已不止是一家設計院在做。見過有個正在實施的30萬噸/天的項目，是完全按照V型濾池池型做的設計，只是濾料深度和粒徑是按照深床DNF做的，但是用的是V型濾池的濾頭。”但應用效果待驗證。
參與討論的華北院、北京院的幾位專家表示，對常規(guī)濾池的改良設計這確實是一個方向和方法，但是也要注意一些細節(jié)問題，如對濾板濾頭、反沖洗強度等問題等細節(jié)問題的考量。
本次討論，對于其它方面的問題，如濾池的防堵塞問題、運行控制等方面也有涉及，但是下一步會將這個方面的細節(jié)問題，進行詳細的討論。
筆者點評：
本次討論主要集中反硝化濾池的工藝構型及技術路線，水進展˙水圈擬再邀請專家進行深入討論，關于一些技術細節(jié)，比如設計參數(shù)的選取及確定、反沖強度，氮氣吹脫，碳源如何控制等。
參與討論的還有：
北京市政工程設計院二院 程樹輝副總工;
加拿大斯坦泰克公司水和廢水技術總監(jiān) 李建國博士
天津市市政工程設計研究院 二院總工程師 劉天順高工
廣州華浩能源 馮祥軍高工
中國市政工程華北設計研究總院二院劉龍志副院長：在于大家進行廣泛討論基礎上，劉龍志看好未來反硝化濾池的發(fā)展，他認為具有反硝化功能且有良好SS去除功能的DNF濾池未來具有很好的應用前景，但充分重視挖掘二級生物處理段的脫氮除磷功能，同樣十分必要。
(筆者注：在這個問題上，各位專家意見非常一致，TN的去除應該由二級活性污泥段發(fā)揮主要功效，如果轉嫁到三級生物膜反硝化，那么代價太大了。)
上海市政工程設計研究總院五院熊建英副總工程師除P和SS必然要用到濾池，采用具有反硝化功能的濾池是今后的污水深度處理工藝發(fā)展方向。
圖2 天津張貴莊污水廠調(diào)試中的深床反硝化濾池(20萬m3/d)
筆者點評：
筆者認為，基于GB18918-2002一級A標準(TN15mg/L，SS10mg/L),“過濾+反硝化”功能是可以融合在一個“深床反硝化濾池”實現(xiàn)的，至于是深度處理采用“常規(guī)DNF+高密+轉盤過濾”、還是“高密+深床DNF”，這也需要一個生命周期內(nèi)綜合經(jīng)濟技術比較。
但是，如果以后出水標準再進一步提高，實現(xiàn)深度脫氮除磷，結合國外的運行數(shù)據(jù)，筆者認為“高密+深床DNF”個別指標上或許存在一定不確定性(但是需要生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗證)：TN層面不存在技術風險，國外經(jīng)驗采用”step-feed+高密+深床DNF”或“Bardenpho+高密+深床DNF”能實現(xiàn)TN≤3-5mg/L甚至更高的排放標準; TP指標，如果TP要求低于0.3mg/L或更低，單純深床反硝化濾池就不一定能穩(wěn)定保證TP達標。
圖3 活性污泥+反硝化濾池聯(lián)合深度脫氮除磷路線
