反硝化濾池(DNF)是近些年國內(nèi)污水處理廠一級A提標(biāo)改造中經(jīng)常采用的深度處理工藝，我們看到越來越多的不同形式的DNF出現(xiàn)在視野，但是目前DNF大部分還是以專有技術(shù)提供為主，既有國內(nèi)的提供商，也有國外的幾個專利技術(shù)池型。實(shí)踐層面國內(nèi)也缺乏設(shè)計規(guī)范，因此，對不同DNF的工藝構(gòu)型及設(shè)計工藝參數(shù)還是差異巨大，筆者認(rèn)為比較混亂。
基于上述背景，筆者組織了“水進(jìn)展-水圈”的專家進(jìn)行了專題討論，就大家感興趣的一些話題進(jìn)行了微信群溝通。需要說明的是，這種溝通，由于是停留在微信層面，因此，交流不會很充分，也不夠系統(tǒng)，甚至很多觀點(diǎn)未能充分表達(dá)出專家們的系統(tǒng)思想和觀點(diǎn)。“水進(jìn)展-水圈”希望的是，通過這些“只言片語”的非系統(tǒng)性的表述，使大家大概能領(lǐng)略一下當(dāng)今DNF在中國污水處理界的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。
圖1 天津津南污水廠深床反硝化濾池運(yùn)行圖片(55萬m3d)
問題1—關(guān)于DNF的過濾功能和反硝化功能的定位與設(shè)計區(qū)分
反硝化濾池的功能目前在實(shí)踐認(rèn)知、設(shè)計層面存在一些不同的看法或者建議。對于反硝化濾池，目前期望的功能包括三個方面：反硝化去除NO3-N，去除SS和通過多SS的去除實(shí)現(xiàn)協(xié)同化學(xué)除磷。但這些功能是否應(yīng)該融合在一個“反硝化濾池”單元，像現(xiàn)在有的專利池型，深床DNF等，還是進(jìn)行單獨(dú)的功能分區(qū)，不同的專家有一些不同的建議或者考慮：
中國市政工程華北設(shè)計研究總院二院周丹副總工：(對于過濾和反硝化兩種功能，)多功能于一身的和功能各自獨(dú)立的，這是兩種設(shè)計理念吧。多功能確實(shí)優(yōu)點(diǎn)很多，但也有它的缺點(diǎn)：每種功能都不如單一功能的適用性強(qiáng);另外，“多功能DNF”運(yùn)行管理要求高等。
我在設(shè)計上是稍傾向于功能獨(dú)立的，第一，有明確的設(shè)計理論指導(dǎo)，即便運(yùn)行不正常，一看數(shù)據(jù)就知道哪個環(huán)節(jié)出的問題;第二，由于工藝單元功能的分離，使得運(yùn)行管理簡單，運(yùn)行出現(xiàn)問題，運(yùn)行人員不至于“一頭霧水，不知調(diào)哪”。
我還是認(rèn)為反硝化濾池和深床濾池不是一回事，就跟深床和V濾不是一回事一樣;目前兩種性質(zhì)的濾池，造價還差距不小。
中國市政工程華北設(shè)計研究總院二院劉龍志副院長：在于大家進(jìn)行廣泛討論基礎(chǔ)上，劉龍志看好未來反硝化濾池的發(fā)展，他認(rèn)為具有反硝化功能且有良好SS去除功能的DNF濾池未來具有很好的應(yīng)用前景，但充分重視挖掘二級生物處理段的脫氮除磷功能，同樣十分必要。
(筆者注：在這個問題上，各位專家意見非常一致，TN的去除應(yīng)該由二級活性污泥段發(fā)揮主要功效，如果轉(zhuǎn)嫁到三級生物膜反硝化，那么代價太大了。)
上海市政工程設(shè)計研究總院五院熊建英副總工程師除P和SS必然要用到濾池，采用具有反硝化功能的濾池是今后的污水深度處理工藝發(fā)展方向。
圖2 天津張貴莊污水廠調(diào)試中的深床反硝化濾池(20萬m3/d)
筆者點(diǎn)評：
筆者認(rèn)為，基于GB18918-2002一級A標(biāo)準(zhǔn)(TN15mg/L，SS10mg/L),“過濾+反硝化”功能是可以融合在一個“深床反硝化濾池”實(shí)現(xiàn)的，至于是深度處理采用“常規(guī)DNF+高密+轉(zhuǎn)盤過濾”、還是“高密+深床DNF”，這也需要一個生命周期內(nèi)綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。
但是，如果以后出水標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)深度脫氮除磷，結(jié)合國外的運(yùn)行數(shù)據(jù)，筆者認(rèn)為“高密+深床DNF”個別指標(biāo)上或許存在一定不確定性(但是需要生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證)：TN層面不存在技術(shù)風(fēng)險，國外經(jīng)驗(yàn)采用”step-feed+高密+深床DNF”或“Bardenpho+高密+深床DNF”能實(shí)現(xiàn)TN≤3-5mg/L甚至更高的排放標(biāo)準(zhǔn); TP指標(biāo)，如果TP要求低于0.3mg/L或更低，單純深床反硝化濾池就不一定能穩(wěn)定保證TP達(dá)標(biāo)。
圖3 活性污泥+反硝化濾池聯(lián)合深度脫氮除磷路線
除此以外，各位專家討論時，有一個細(xì)節(jié)問題都沒有提到，其實(shí)也是設(shè)計和運(yùn)行環(huán)節(jié)容易被忽視的問題，就是反硝化過程對PO4-P的需求，國外研究表明，若反硝化生物膜反應(yīng)器進(jìn)水SPO4-P: SNO3-N<0.01，則PO4-P將成為影響DN濾池反硝化潛力的限制性因子，因此對于采用深度化學(xué)除磷與DN濾池聯(lián)用的情況，尤其要注意DN濾池進(jìn)水保持適量濃度PO4-P對維系缺氧生物膜微生物生長并確保反應(yīng)器保持高效反硝化性能的必要性。
華北院劉龍志也承認(rèn)：“如果出水各項標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高時，各項指標(biāo)如何兼顧是個問題!”
問題2—反硝化濾池的污染物去除負(fù)荷和實(shí)際能力
上海市政工程設(shè)計研究總院五院熊建英副總工程師：用于污水深度處理的纖維束濾池、纖維球?yàn)V池、V砂濾池、BIOSMEDI生物濾池我都設(shè)計過，目前運(yùn)行都不錯。前三個除P和SS，生物濾池去氨氮。纖維濾池濾速放低些，纖維束加長些(1.2m加長到1.8～2.5m)，外加優(yōu)質(zhì)碳源采用后稀釋裝置(即盡可能降低投加碳源的濃度)與濾池進(jìn)水充分混合，實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮5mg/L不是問題。
反硝化濾池外加碳源利用率、需要脫除的硝態(tài)氮濃度、進(jìn)水COD、出水COD指標(biāo)，四者相互制約。據(jù)說纖維束濾池和纖維球?yàn)V池由于濾料本身特點(diǎn)，具有固定反硝化菌的作用，江陰一個5萬噸污水深度處理試驗(yàn)下來，纖維濾池可去除3～5mg/L硝氮。若去除更多，則COD超標(biāo)。對于C/N比較好的污水，脫氮盡可能在生物段解決。具有反硝化功能的濾池只能是錦上添花。
中國市政工程華北設(shè)計研究總院二院崔洪升副總工：帶過濾功能的反硝化濾池，去除3-5mg/l是可以的，再多會產(chǎn)生較多的污泥，出水ss,cod較高，反洗頻繁，只能降低濾速，就不經(jīng)濟(jì)了。
中國市政工程華北設(shè)計研究總院二院劉龍志副院長：對于如何協(xié)調(diào)“過濾”和“反硝化”兩個功能是個問題，但目前矛盾不明顯(一級A標(biāo)準(zhǔn)條件下，筆者注)，因?yàn)?0mg/L的SS、BOD，10～15mg/L的TN以及50mg/L以下的COD基本能兼顧。
合肥排水管理辦錢靜：反硝化濾池目前在合肥深度處理運(yùn)用情況還好，(采用國產(chǎn)普通反硝化濾池池型)，進(jìn)水TN濃度10mg/L，出水可以達(dá)到5mg/L一下，但目前運(yùn)行時間還短，需要再看看。
中國市政工程華北設(shè)計研究總院二院劉龍志副院長：深床DNF要是能去除10mg/L的NO3-N，這種能力可以應(yīng)付大部分市政污水處理廠的情況。
上海市政工程設(shè)計研究總院三院彭弘副總工：彭總提出一個問題：“在污水廠一級A提標(biāo)工程中，要去除TN，TP，SS等，在原來的二沉池后，有二種工藝路線：1、反硝化濾池(BAF工藝)+高效沉淀池+濾布濾池，2、高效沉淀池+深床濾池。大家覺得哪種工藝路線效果比較好?”他本人表示，“路線1”比較可靠，但是“路線2”有些“吃不準(zhǔn)”。對此，華北院周丹副總工意見是要具體看水質(zhì)情況，如果就為了去除2～3mg/L總氮的話，設(shè)反硝化濾池可能是不夠經(jīng)濟(jì)的;但是如果要深床DNF去除10mg/L的TN，恐怕又存在技術(shù)風(fēng)險，這種情況下，建議還是考慮路線1。
北京首創(chuàng)股份有限公司劉智曉博士：對于深床DN濾池，美國有些項目進(jìn)水是控制在6-10mg/l居多，達(dá)到15mg/L的情況也有，出水執(zhí)行LOT標(biāo)準(zhǔn)，就是低于3mg/l. 對于6mg/l以上的排放標(biāo)準(zhǔn)，美國基本無需深床DN濾池即可達(dá)到。當(dāng)然，反硝化濾池的設(shè)計硝態(tài)氮容積負(fù)荷是一個重要參數(shù)，這個比單純進(jìn)水濃度更有意義。根據(jù)美國的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)現(xiàn)在采取的“活性污泥+反硝化濾池”，應(yīng)對一級A指標(biāo)方面不存在技術(shù)風(fēng)險。
