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污水的再生利用技术既可以提供新的水资源,又可以减少污水排放、继而减缓水体污染,是实现水资源可持续发展的有效和根本的途径。目前,污水处理厂二级出水存在NO3--N浓度高、COD和NH4+-N浓度不稳定、TN浓度高等主要问题。污水厂的升级改造势在必行,增加后续处理工艺,以达到深度脱氮并保证出水稳定性的目的。
试验以北京市高碑店污水厂的实际二级出水为研究对象,系统研究、比较了反硝化生物滤池(DNBF)工艺、“反硝化滤池+砂滤+臭氧”的组合工艺的处理效果和主要影响因素,并确定了适合的工艺技术参数。
反硝化生物滤池在冬季低温下(12℃-15℃)采用逐渐水力负荷和有机负荷的方法进行自然挂膜,24天完成挂膜,反硝化滤池中微生物丰富,出水TN稳定在5mg/L以下；由于亚硝酸盐还原酶比硝酸盐还原酶合成缓慢,初期亚硝酸盐有一定积累；乙酸钠为碳源,碳源投加量不足容易产生亚硝酸盐的积累,在实验中积累量近6mg/L,占TN的20％。
通过不同C/N、不同滤速下反硝化滤池的脱氮性能的比较,得出了滤池适宜的运行参数,为水厂的改造提供技术支持。试验结果表明:在C/N=4.42,滤速为3.4m/h时,反硝化滤池的脱氮效果最好,出水TN低于5mg/L,NO3--N、NO2--N含量很低,几乎没有。通过沿程监测反硝化滤池,得出反硝化滤池脱氮主要集中在进水端前700mm,如果将出水TN浓度稳定到10mg/L以下,滤层高度取700mm；如果要达到地表四类水体要求,则滤层高度取1300mm。不同硝酸盐起始浓度滤池的反硝化速率不同,起始浓度大的反硝化速率快,但其反硝化作用有滞后期,比起始浓度小时滞后5min。
反冲洗采用单独气冲-气水联合-单独水冲三段式反冲洗方式:单独气冲2min,强度8～10L/(s·m2),；气水联合冲洗6min,气冲强度8～10L/(s·m2),水冲强度4～6L/(s·m2);单独水冲2min,水冲强度4～6L/(s·m2),；滤池反冲洗周期为36h,反冲洗后恢复处理能力的时间为4h,恢复能力强。
在反硝化滤池最优工况下,臭氧投加浓度为5mg/L,接触时间为9min时,COD、TN以及色度的去除效果好。在组合工艺中,反硝化滤池出水生物膜较多,砂滤容易堵塞,在实际应用中,增加运行管理难度。故推荐“反硝化滤池-臭氧”组合工艺为二级出水深度处理工艺。