反硝化深床濾池是集生物脫氮及過(guò)濾功能合二為一的處理單元，是業(yè)界認(rèn)可度較高的脫氮及過(guò)濾并舉的先進(jìn)處理工藝。1969年世界上第一個(gè)反硝化濾池誕生。近40年來(lái)反硝化濾池在全世界有數(shù)百個(gè)系統(tǒng)在正常運(yùn)行。

濾料采用2～3mm石英砂介質(zhì)，濾床深度通常為1.83m，濾池可保證出水SS低于5mg/L以下。絕大多數(shù)濾池表層很容易堵塞或板結(jié)，很快失去水頭，而獨(dú)特的均質(zhì)石英砂允許固體雜質(zhì)透過(guò)濾床的表層，深入濾池的濾料中，達(dá)到整個(gè)濾池縱深截留固體物的優(yōu)異效果。

絮凝沉淀：絮凝沉淀分為兩個(gè)部分即絮凝+斜管沉淀。

絮凝：以PAC作為混凝劑，溶解后形成高電荷的聚合環(huán)鏈體，進(jìn)入污水形成大量的正電荷團(tuán)吸附水中的負(fù)電荷雜質(zhì)，對(duì)水中膠體和顆粒物具有高度電中和及橋聯(lián)作用，在水中與膠體顆粒所帶的負(fù)電荷瞬間中和作用，使雜質(zhì)生成礬花而沉淀。同時(shí)以PAM陰離子作為助凝劑，利用其高分子特點(diǎn)，分子鏈固定在不同的顆粒表面上，形成絮體加速沉降。

斜管沉淀：斜管沉淀是在沉淀池體上方按裝傾角60度的蜂窩斜管。水中絮體等懸浮雜質(zhì)在斜管中進(jìn)行沉淀，水沿斜管上升流動(dòng)，分離出的泥渣在重力作用下沿著斜管向下滑至池底，利用掃角刮泥機(jī)將沉泥刮入集泥斗。由排泥管排入污泥池另行處理或綜合利用。上清液逐漸上升至集水管排出。

反硝化深床濾池：將反硝化與深床過(guò)濾功能有機(jī)結(jié)合在一起，是集生物脫氮及過(guò)濾功能合二為一為兩個(gè)部分即反硝化+過(guò)濾。

反硝化：反硝化指硝酸氮和亞硝酸氮在反硝化菌的作用下,被還原為氣態(tài)氮的過(guò)程.

反硝化過(guò)程需在缺氧條件下進(jìn)行,并需要有機(jī)碳源作為電子供體完成脫氮過(guò)程。

過(guò)濾：采用石英砂截留過(guò)濾水中懸浮物及雜質(zhì)。

水中的氮主要以氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機(jī)氮幾種形式存在。有機(jī)氮通過(guò)氧化和微生物活動(dòng)可轉(zhuǎn)化為氨氮，氨氮在好氧情況下又可被硝化細(xì)菌氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。亞硝酸鹽氮是氨硝化過(guò)程的中間產(chǎn)物，水中亞硝酸鹽含量高，說(shuō)明有機(jī)物的無(wú)機(jī)化過(guò)程尚未完成，污染危害仍然存在。硝酸鹽氮是含氮有機(jī)物氧化分解的最終產(chǎn)物。

無(wú)論在深床濾池模式還是在反硝化深床濾池運(yùn)行模式，濾池均需反沖洗，將截留和生成的固體排出。

反沖洗流程通常需要三個(gè)階段：①氣洗；②氣水聯(lián)合反洗；③水洗或漂洗。

反硝化深床濾池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，濾池內(nèi)無(wú)活動(dòng)部件，濾料無(wú)流失，終身無(wú)需維護(hù)。

主要組件如下：

A. 濾料

硬硅質(zhì)砂，圓形尺寸范圍2-3mm

B. 礫層

圓形硬硅質(zhì)砂尺寸范圍3-40mm

C. 濾磚

提供超強(qiáng)的反沖洗氣水分配性能

D. 進(jìn)氣管

當(dāng)需要進(jìn)氣管配置時(shí)，不銹鋼的進(jìn)氣管能夠提供均勻的反沖洗氣分配

E. 堰板

使濾池與反沖洗水槽分開(kāi)，為進(jìn)水和反沖洗出水的均勻分配提供條件

F. 控制系統(tǒng)

專(zhuān)為控制濾池的各種設(shè)備而開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)。

G. 閥門(mén)

自動(dòng)和手動(dòng)的閥門(mén)控制水和空氣的進(jìn)出

H. 碳源存儲(chǔ)和供給系統(tǒng)

通常設(shè)計(jì)為乙酸鈉或乙酸，根據(jù)進(jìn)入濾池的硝酸氮量來(lái)控制碳源投加量

I. 反沖洗泵

為濾池提供反沖洗水，用于反沖洗濾料和驅(qū)氮。

J. 鼓風(fēng)機(jī)

為濾池提供反沖洗空氣來(lái)源，用于反沖洗濾料。

反硝化深床濾池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，集多種污染物去除功能于一個(gè)處理單元，包括對(duì)懸浮物、TN和TP均有相當(dāng)好的去除效果。現(xiàn)有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在無(wú)需化學(xué)加藥除磷的情況下，可以滿(mǎn)足出水水質(zhì)BOD<5mg/L，SS<5mg/L，TN<3mg/L，TP<1mg/L。在進(jìn)行化學(xué)除磷的情況下，出水TP<0.3mg/L。

深床過(guò)濾是使液體通過(guò)有某種顆?；蚩蓧嚎s濾料組成的濾床去除懸浮于液體中的顆粒物質(zhì)，普遍用于污水處理二級(jí)處理工藝出水的過(guò)濾。目前，深床過(guò)濾用于生物或化學(xué)出水中懸浮物的去除以減少固體物質(zhì)排放量，更重要的作用是可以作為一個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程用于加強(qiáng)濾后水的消毒效果。

深床過(guò)濾主要通過(guò)以下五種主要機(jī)理去除懸浮物質(zhì)：

a) 隔濾

包括機(jī)械隔濾和偶然接觸過(guò)濾。粒徑大于濾料孔隙的顆粒通過(guò)機(jī)械的攔截被去除為機(jī)械隔濾；粒徑小于濾料孔隙的顆粒由于偶然接觸被捕獲在濾料內(nèi)為偶然接觸過(guò)濾。隔濾是具有可操作性的懸浮物主要去除機(jī)理。

b) 沉淀或碰撞

沉淀，顆粒沉積在過(guò)濾器的濾料上；碰撞，重質(zhì)顆粒不沿水流方向流動(dòng)。

c) 截留

許多沿水流方向運(yùn)動(dòng)的顆粒與濾料表面接觸時(shí)被捕獲。

d) 黏附

當(dāng)顆粒通過(guò)濾料時(shí)，它們就會(huì)黏附于濾料表面。由于水流的沖擊，有些顆粒在尚未牢固地附著于濾料表面之前就被水流沖走，進(jìn)入濾床深部。當(dāng)濾床逐漸堵塞后，表面剪力則開(kāi)始增大，使濾床再也不能去除任何懸浮固體。一些懸浮顆?？赡軙?huì)穿透濾床，使過(guò)濾器出水濁度突然升高。

e) 絮凝

在濾料空隙內(nèi)可能會(huì)發(fā)生絮凝作用，通過(guò)過(guò)濾器內(nèi)部的速度梯度形成更大的顆粒，再通過(guò)上述幾種機(jī)理的作用而去除。

f) 脫附

作為上述機(jī)理的結(jié)果，被已經(jīng)沉積的顆粒物包裹著的濾料表面之間的間隙變小。流速升高，濾層阻力升高。被截留的沉積物可能脫附并被帶到濾料的深層，甚至可能透過(guò)濾層。在濾層失效之前，需要對(duì)濾池進(jìn)行有效的反沖洗，恢復(fù)濾層的過(guò)濾性能。

將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾纳磻?yīng)成為反硝化反應(yīng)。能夠進(jìn)行反硝化反應(yīng)的細(xì)菌成為反硝化細(xì)菌。反硝化作用是反硝化細(xì)菌的厭氧呼吸過(guò)程，硝酸鹽是電子受體，氮?dú)馐谴x產(chǎn)物，要完成這一厭氧過(guò)程，還必須提供電子供體——有機(jī)物。

反硝化過(guò)程為一多步反應(yīng)。

反硝化細(xì)菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌，能夠利用氧或硝酸鹽作為最終電子受體。當(dāng)氧受限制時(shí)，反硝化細(xì)菌以硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N5+和N3+作為能量代謝中的電子受體進(jìn)行厭氧呼吸（被還原），O2-作為受氫體生成H20和OH-堿度，有機(jī)物作為碳源及電子提供體提供能量并得到穩(wěn)定。

如果污水中碳源有機(jī)物不足，應(yīng)補(bǔ)充投加易于生物降解的碳源有機(jī)物，如甲醇、乙酸、乙酸鈉等。此時(shí)，同時(shí)考慮同化異化兩個(gè)代謝過(guò)程的反硝化反應(yīng)可用下式表示：

由上式可計(jì)算，每還原1g NO2-N和1g NO3-N為N2時(shí)，分別需要甲醇1.53g和2.47g?？紤]到污水中的溶解氧，為使反硝化過(guò)程進(jìn)行完全需要投加甲醇量CM為：

上式計(jì)算甲醇消耗量偏于保守，因?yàn)榉聪趸畲矠V池進(jìn)水中仍有剩余BOD，根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，甲醇與NO3-N比值可取3.0。

基于上述反硝化機(jī)理，反硝化深床濾池在缺氧環(huán)境下，通過(guò)附著在濾料上的反硝化菌，利用碳源作為電子供體，將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮?dú)猓∟2）釋放，完成反硝化脫氮過(guò)程。

化學(xué)除磷是通過(guò)“微絮凝過(guò)濾”來(lái)完成的。通過(guò)向污水中投加無(wú)機(jī)金屬鹽藥劑與污水中溶解性的鹽類(lèi)，與磷酸鹽混合后，形成顆粒狀、非溶解性的物質(zhì)，反應(yīng)方程舉例如下式。

“微絮凝過(guò)濾”除磷可以簡(jiǎn)單地理解為：水中溶解狀的磷（離子狀態(tài)），通過(guò)投加除磷絮凝劑轉(zhuǎn)換為非溶解、顆粒狀形式的過(guò)程，再通過(guò)過(guò)濾，以懸浮物的形式將磷去除掉。

為了生成非溶解性的磷酸鹽化合物，用于化學(xué)除磷的化學(xué)藥劑主要是金屬鹽藥劑和氫氧化鈣。許多高價(jià)金屬離子藥劑投加到污水中后都會(huì)與污水中的溶解性磷離子結(jié)合生成難溶解性的化合物，但出于經(jīng)濟(jì)原因考慮，用于磷沉析的金屬鹽藥劑主要是Fe3+鹽、Fe2+鹽和Al3+鹽，這些藥劑是以溶液和懸浮液狀態(tài)使用的。

污水化學(xué)除磷中常用的藥劑類(lèi)型如下：

表1    化學(xué)除磷中常用的藥劑