反硝化深床濾池是集生物脫氮及過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濾并舉的先進(jìn)處理工藝。1969年世界上第一個反硝化濾池誕生。近40年來反硝化濾池在全世界有數(shù)百個系統(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)透過濾床的表層，深入濾池的濾料中，達(dá)到整個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，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：將反硝化與深床過濾功能有機(jī)結(jié)合在一起，是集生物脫氮及過濾功能合二為一為兩個部分即反硝化+過濾。

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)氮的過程.

反硝化過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程。

過濾：采用石英砂截留過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)氮通過氧化和微生物活動可轉(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程的中間產(chǎn)物，水中亞硝酸鹽含量高，說明有機(jī)物的無機(jī)化過程尚未完成，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)簡單，安裝方便，濾池內(nèi)無活動部件，濾料無流失，終身無需維護(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，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，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)

專為控制濾池的各種設(shè)備而開發(fā)的控制系統(tǒng)。

G. 閥門

自動和手動的閥門控制水和空氣的進(jìn)出

H. 碳源存儲和供給系統(tǒng)

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

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源，用于反沖洗濾料。

反硝化深床濾池結(jié)構(gòu)簡單實用，集多種污染物去除功能于一個處理單元，包括對懸浮物、TN和TP均有相當(dāng)好的去除效果。現(xiàn)有的運(yùn)行經(jīng)驗表明，在無需化學(xué)加藥除磷的情況下，可以滿足出水水質(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。

深床過濾是使液體通過有某種顆?；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處理工藝出水的過濾。目前，深床過濾用于生物或化學(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調(diào)節(jié)過程用于加強(qiáng)濾后水的消毒效果。

深床過濾主要通過以下五種主要機(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濾。粒徑大于濾料孔隙的顆粒通過機(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，顆粒沉積在過濾器的濾料上；碰撞，重質(zhì)顆粒不沿水流方向流動。

c) 截留

許多沿水流方向運(yùn)動的顆粒與濾料表面接觸時被捕獲。

d) 黏附

當(dāng)顆粒通過濾料時，它們就會黏附于濾料表面。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┩笧V床，使過濾器出水濁度突然升高。

e) 絮凝

在濾料空隙內(nèi)可能會發(fā)生絮凝作用，通過過濾器內(nèi)部的速度梯度形成更大的顆粒，再通過上述幾種機(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，甚至可能透過濾層。在濾層失效之前，需要對濾池進(jìn)行有效的反沖洗，恢復(fù)濾層的過濾性能。

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，要完成這一厭氧過程，還必須提供電子供體——有機(jī)物。

反硝化過程為一多步反應(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，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，同時考慮同化異化兩個代謝過程的反硝化反應(yīng)可用下式表示：

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

上式計算甲醇消耗量偏于保守，因為反硝化深床濾池進(jìn)水中仍有剩余BOD，根據(jù)工程實際經(jīng)驗，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，完成反硝化脫氮過程。

化學(xué)除磷是通過“微絮凝過濾”來完成的。通過向污水中投加無機(jī)金屬鹽藥劑與污水中溶解性的鹽類，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。

“微絮凝過濾”除磷可以簡單地理解為：水中溶解狀的磷（離子狀態(tài)），通過投加除磷絮凝劑轉(zhuǎn)換為非溶解、顆粒狀形式的過程，再通過過濾，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。許多高價金屬離子藥劑投加到污水中后都會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型如下：

表1    化學(xué)除磷中常用的藥劑