反硝化深床滤池为重力流滤池，采用粗石英砂滤料，在滤池运行过程中实现以下三个功能：

·   悬浮物（SS）的过滤去除能力；

·   硝态氮（NO3-N）的生物反硝化脱氮能力；

·   絮凝后的非溶解性磷（PO₄^3-盐磷）的去除能力。

并且整个滤池的进水、出水、反冲气洗、气水连冲、驱氮都为自动化控制。

在反硝化深床滤池运行的整个过程中有截留、吸附、脱附三个过程。

1、截留机理

两种基本类型：

机械过滤：其截留所有大于滤料或由已经沉积的颗粒物集团而形成的滤料的筛孔尺寸的颗粒物。滤料的筛孔越小，此现象越明显：其在由较粗滤料构成的滤床中作用较小，但在通过细筛孔介质的过滤中的作用较为重要。

在滤料上沉积：悬浮颗粒物随着液体流动；它可能穿过滤料而不被截留，这与其粒径和孔径的相对大小有关。无论如何，多种现象可以改变其行并使其与滤料接触。

2、吸附机理

颗粒物在滤料表面的吸附作用在低滤速时得到加强，其原因为物理作用力（挤压、内聚力）及主要为吸力的吸附力。

3、脱附机理

作为上述机理的结果，被已经沉积的颗粒物包裹着的滤料表面之间的间隙变小。流速升高，滤层阻力升高。被截留的沉积物可能脱附并被带到滤料的深层。在滤层失效之前，需要对滤池进行有效的反冲洗，恢复滤层的过滤性能。

反硝化深床滤池配有的反冲洗配水配气系统，特有的二次配水配气系统，紧密分布的孔口，无反冲洗死角，大大提高反冲洗效率，提高滤池运行周期，降低滤池反冲洗运行费用。

4、反硝化脱氮机理

反硝化深床滤池滤料层在缺氧环境下运行，在滤料表面附着生长大量的反硝化生物菌群，二级生化处理出水通过重力流通过滤料层，污水中的硝酸盐（NO₃^-）或亚硝酸盐（NO₂^-）被吸附于滤料载体生物膜的吸附、还原成氮气（N₂）从污水中释放出来，从而实现污水的反硝化脱氮过程，颗粒滤料同时具有截留悬浮物的作用。

反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物，其反应在缺氧的条件下进行。反应过程中反硝化菌还原硝基氮需利用有机物（如甲醇）做为电子供体，污水厂的三级处理反硝化滤池，滤池进水的碳源（BOD₅）已经比较低，为保障反硝化生物菌群的正常生物活性，需要适当的碳源（如甲醇）。滤池作为污水厂污水深度处理的保障性工艺，如果碳源投加过量，则引起污水厂出水BOD₅超标，反硝化滤池特有“进水流量信号+进水溶解氧浓度信号+进水硝基氮浓度信号+出水硝基氮浓度信号”的碳源投加机制，能精确的控制碳源投加量，能做到经济节能稳定的运行。

反硝化过程中，有机物作为电子供体提供能量并得到氧化降解，利用硝酸盐中的氮做电子受体，使得硝态氮还原成氮气，其反应式如下：

NO₃^-+1.08CH₃OH+0.24H₂CO₃→0.056C₅H₇NO₂+0.47N₂↑+1.68H₂O+HCO₃^-

NO₂^-+0.67CH₃OH+0.53H₂CO₃→0.04C₅H₇NO₂+0.48N₂↑+1.23H₂O+HCO₃^-

由上述反应可知，反硝化反应中每还原1gNO₃^-需消耗2.47g的甲醇，每还原1gNO₂^-需消耗1.53g的甲醇。

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5、化学除磷的原理

化学除磷是通过“微絮凝过滤”来完成的。通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的盐类，与磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，反应方程举例如下式。

Al³⁺+PO₄^3-→AlPO₄↓    pH=6～7

Fe³⁺+PO₄^3-→FePO₄↓    pH=5～5.5

“微絮凝过滤”除磷可以简单地理解为：水中溶解状的磷（离子状态），通过投加除磷絮凝剂转换为非溶解、颗粒状形式的过程，再通过过滤，以悬浮物的形式将磷去除掉。

6、化学除磷药剂

为了生成非溶解性的磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是Fe³⁺盐、Al³⁺盐和氢氧化钙。考虑到铁盐过量投加引起色度增高、影响紫外消毒系统的紫外透射率UVT，且化学污泥产泥量较大，氢氧化钙投加量大，污泥产量大等原因，本方案推荐使用铝盐作为除磷絮凝剂。

表2.1 污水化学除磷中常用的铝盐