，保證膜的進(jìn)水水質(zhì)，同時(shí)也能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，靈活調(diào)配水的去向，防止污染物在系統(tǒng)中富集。

本研究基于進(jìn)化生物法一級(jí)反硝化

、曝氣生物濾池硝化和反硝化生物濾池二級(jí)反硝化相結(jié)合的新工藝過程，對(duì)綜合污水處理廠的廢水深度處理改造進(jìn)行了中試研究，并根據(jù)研究結(jié)果實(shí)施整體改造項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營。

1 工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)某大型鋼鐵企業(yè)綜合污水處理廠改造提標(biāo)的要求

，即處理水達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13456-2012)和省級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)中的水質(zhì)要求和回用要求(具體要求換表1)，將“進(jìn)化生物法”、“曝氣生物濾池”、“反硝化生物濾池”等技術(shù)組合，設(shè)計(jì)形成新的脫氮及深度處理系統(tǒng)，并針對(duì)新系統(tǒng)中采用的多項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行研究與分析，進(jìn)而獲取實(shí)際工程應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)參數(shù)。

 

綜合污水處理廠原工藝及深度處理系統(tǒng)改造方案如圖1所示。其中包含綜合污水處理廠物化處理工藝(一期工程)

、原深度處理系統(tǒng)(二期工程)及最新脫氮深度處理系統(tǒng)(三期工程)。由于國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，特別是對(duì)氨氮、總氮排放的要求更加嚴(yán)格， 建設(shè)處理尾水的脫氮系統(tǒng)是不可避免。因此，該企業(yè)聯(lián)合國內(nèi)知名大學(xué)和科研院所提出了脫氮深度處理系統(tǒng)改造方案， 并針對(duì)系統(tǒng)中采用的多項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行中試研究。

 

2 中試研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)脫氮深度處理系統(tǒng)中的進(jìn)化生物法一級(jí)反硝化

、曝氣生物濾池硝化和生物濾池二級(jí)反硝化三個(gè)工藝段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采取實(shí)際物化處理工藝后廢水的脫氮效果進(jìn)行了分析。

2.1 進(jìn)化生物法一級(jí)反硝化實(shí)驗(yàn)

采用進(jìn)化生物法一級(jí)反硝化工藝對(duì)原有物化處理系統(tǒng)處理后的尾水進(jìn)行脫氮實(shí)驗(yàn)研究

。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了49天，期間進(jìn)行了人為配水生物馴化、實(shí)際尾水實(shí)驗(yàn)、負(fù)荷提升(停留時(shí)間縮短)和極端條件等多個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。進(jìn)化生物法一級(jí)反硝化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

 

由圖2可以看出

，原水中含有的硝酸鹽平均為14.8mg/L， 經(jīng)過停留時(shí)間4h(1~10 天)、2h(11~24天)、1h(25~49天)的負(fù)荷提升過程，尾水進(jìn)入一級(jí)反硝化系統(tǒng)進(jìn)行反硝化后出水的硝酸鹽平均為7mg/L,，平均去除7.8 mg/L硝酸鹽。

在極端實(shí)驗(yàn)中

，將停留時(shí)間設(shè)定為0.5h，系統(tǒng)可去除硝酸鹽4~5mg/L， 表現(xiàn)出了極強(qiáng)的反硝化能力。實(shí)驗(yàn)過程中，將原水總氮通過配水提升至平均24.0mg/L，在停留1 h情況下，總氮最高去除20.1mg/L，去除率最高達(dá)到91%。因此，無論是極端條件還是穩(wěn)定運(yùn)行條件下， 進(jìn)化生物法一級(jí)反硝化對(duì)總氮的去除效果顯著高于其他反硝化工藝(市政污水總氮去除率50%~80%)。

2.2 曝氣生物濾池硝化實(shí)驗(yàn)

由于綜合污水處理廠接收的原水中氨氮濃度在10~30mg/L范圍內(nèi)

，而處理水要求氨氮小于5mg/L，出水要求總氮低于15mg/L，所以氨氮的硝化過程將成為控制生化處理好氧單元設(shè)計(jì)的主要因素。本研究設(shè)置了目前較為常見的曝氣生物濾池， 通過濾池中的陶瓷填料上生長的硝化類菌進(jìn)行氨氮的硝化脫除。中試系統(tǒng)每小時(shí)處理含氨氮廢水10m3，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為后續(xù)的工程實(shí)際提供設(shè)計(jì)依據(jù)。2017年曝氣生物濾池去除氨氮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

 

由圖3 可以看出系統(tǒng)運(yùn)行186天的氨氮進(jìn)出水指標(biāo)情況

，其中進(jìn)水氨氮平均11.15 mg/L，出水氨氮平均1.25mg/L。試驗(yàn)期間有182天達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率98%，氨氮的去除率達(dá)到89%。同時(shí)，盡管實(shí)驗(yàn)初期原水中氨氮濃度變化劇烈，但本曝氣生物濾池系統(tǒng)處理后的水質(zhì)表現(xiàn)穩(wěn)定