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1、試驗方法及內容 深床反硝化濾池在缺氧環境下運行，在濾料表面附著生長大量的反硝化生物菌群，原有二沉池出水以重力流方式通過濾料層，污水中的硝酸鹽(NO3-)或亞硝酸鹽(NO2-)被吸附于濾料載體生物膜，還原成氮氣(N2)從污水中釋放出來，從而實現污水的反硝化脫氮過程，顆粒濾料同時具有截留懸浮物的作用。反硝化菌是一類化能異養兼性缺氧型微生物，其反應在缺氧的條件下進行。反應過程中反硝化菌還原硝基氮需利用有機物(如甲醇)做為電子供體，濾池進水的碳源(BOD)已經比較低，為保障反硝化生物菌群的正常生物活性，需要適當的碳源(如甲醇)。反硝化過程中，有機物作為電子供體提供能量并得到氧化降解，利用硝酸鹽中的氧做電子受體，使得硝態氮還原成氮氣，其反應式如下：
由上述反應可知，反硝化反應中每還原1gNO3-可提供2.6g的氧，同時產生3.47g的CaCO3和0.45g反硝化菌，消耗2.47g的甲醇。 1.1 試驗流程 本次中試所使用的主要設備為已經過實踐檢驗的深床反硝化濾池，主要包括直徑560mm的濾池主體，3m3的清水桶，500L的加藥桶以及提升泵，鼓風機，反洗水泵、加藥泵、電控柜等組成。在深床反硝化濾池系統中，污水通過提升泵從廠區出水口提升至深床反硝化過濾系統，深床反硝化濾池出水經由清水池外排。使用一段時間后，需要關閉深床反硝化濾池的進出水口，開啟反洗水泵以及反洗風機，對濾池進行反洗，反洗廢水排入污水廠出水口。 1.2 試驗數據分析方法(見表1)
1.3 試驗碳源方案 因反硝化過程中需要補充碳源，在中試中，需要記錄碳源的消耗量，對碳源的消耗量以及相應去除的總氮數進行記錄并分析，尋找工程中優藥品使用方案。本次中試過程中所使用的碳源共分為兩種，分別為甲醇和冰醋酸，在中試中，分別在不同時期分別投加以上兩種碳源，通過測量進出水總氮的數值比較出兩種碳源對反硝化作用的優劣性，為工程中碳源的投加提供明確的參考方案。 2、試驗過程及數據分析 2.1 試驗進程 (1)中試驗證第一階段的持續時間為12天。進行設備的安裝、管道的安裝、設備的測試等工作。中試設備清水試車完成，順利進行到下一調試階段。 (2)中試驗證的第二階段持續時間為7天，這個階段中試驗證設備進入系統啟動準備階段，即生物掛膜階段。通過向深床反硝化濾池注入廠區厭氧池污泥以及現場廢水的方式進行初步培養。根據調試進出水數據結果，截止5月12日，反硝化系統完成了掛膜階段，出水水質基本達到計劃要求。 (3)中試驗證的第三階段持續時間為19天，這個階段為中試的主體階段即連續進水測試階段。當深床反硝化濾池內的微生物濃度達到一定濃度時，驗證進入第三階段。在這19天內，深床反硝化濾池滿負荷運行，使用甲醇作為碳源，通過進出水數據對以甲醇為碳源的反硝化系統去除總氮的作用進行歸納分析，確定工程反硝化的可行性以及最優方案。 (4)中試驗證的第四階段為22天，和第三階段相同，這個階段為中試的主體階段即連續進水測試階段，深床反硝化濾池滿負荷運行。在這一階段，碳源由甲醇調整為乙酸，通過進出水數據對以乙酸為碳源的反硝化系統去除總氮的作用進行歸納分析，結合以乙酸為碳源的進出水數據分析，確定最優化藥劑投加方案。 2.2 甲醇為碳源階段的數據及分析 5月13日~5月31日期間，深床反硝化濾池采用甲醇作為碳源，中試設備滿負荷運行，測出進出水相關數據如下:
出水總氮趨于穩定，在滿負荷設計流量1.5m3/h的情況下，出水總氮穩定低于15mg/L，結合現場驅氮情況分析，反硝化細菌生長良好，出水SS穩定在10mg/L左右，SS去除率穩定可靠，說明深床反硝化濾池在設計條件下出水SS可滿足設計要求。由進出水COD數據表可以看出，出水COD時高時低，具有一定的貢獻值，此情況的產生是因為中試試驗中碳源的加藥量為固定數值投加，在中試進水水量很小的情況下，計量泵的工況誤差對水質的影響較大，進出水TN的波動都會動COD產生影響。 2.3 乙酸為碳源階段的數據及分析 6月1日~6月20日期間，深床反硝化濾池采用乙酸作為碳源，中試設備滿負荷運行:更換碳源后，出水總氮依然保持穩定，在滿負荷設計流量1.5m3/h的情況下，出水總氮穩定低于12mg/L，多個數據在10mg/L以下，結合現場驅氮情況分析，更換碳源對深床反硝化濾池無不良影響，反硝化細菌生長良好，出水SS穩定在10mg/L左右，SS去除率穩定可靠，說明采用乙酸碳源后，深床反硝化濾池在設計條件下出水SS可滿足設計要求。 2.4 藥品使用情況分析 在本次中試過程中，加藥計量泵沒有自動調節功能，在以甲醇為碳源的階段，對于甲醇的投加按照去除1g硝態氮消耗3g甲醇的方式來進行定量，按照去除5個硝態氮計算將甲醇的密度以及純度折后計算后，每日所需甲醇量為700mL。在以乙酸為碳源的階段，按照去除1g硝態氮消耗5g乙酸的方式來進行定量，按照去除5個硝態氮計算，將乙酸的密度以及純度折合計算后，每日所需乙酸量為900mL。根據實際進出水總氮數值統計，5月份自第二階段開始，將每日去除的總單數累計后求平均值，可知每日出去的總氮值為4.6。6月份使用乙酸作為碳源后，將每日去除的總單數累計后求平均值，可知每日出去的總氮值為5.2。以上兩個數值和原有設計去除5個硝態氮數值接近，說明按照1:3以及1:5的數值進行甲醇以及乙酸的計算式可行、可靠的。
根據本次中試數據分析可知，采用甲醇與乙酸的藥劑運行費用如下:
3、結束語 深床反硝化濾池工藝相比其他工藝而言，具有占地面積小，設備安裝調試簡單，終身免維護，操作簡便，自動化程度高等優點。通過本次試驗證明，甲醇與乙酸均能作為良好的碳源。若采用甲醇作為碳源需要安全防爆，占用面積較大。根據實際現場情況，建議采用乙酸作為碳源，可有效節約占地面積，并有效避免危險產生。因乙酸揮發性較大，建議操作人員配置乙酸作為碳源時進行合理防護措施，避免對人身造成負面影響。無論采用何種碳源，都可以起到穩定有效的脫氮作用，只要采用足夠的碳源，出水總氮可以降到3mg/L以下，但若脫氮數超過25，則總投資及運行費用較大，需要采用合理工藝進行預處理初步脫氮后再用深床反硝化濾池工藝進行深度脫氮處理。 |
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