图1  Leopold elimi-NITE反硝化滤池

氮和磷目前已成为我国众多江河湖海的最主要污染源。在工业与生活污水处理中，一般采用生物处理方法，但很难使TN和TP等指标达到一级A标准，采用Leopold滤池进行深度处理，将可以实现该三项指标同时达标。

随着生产生活排放的污染物不断进入水体，国家在“十一五”期间围绕“控源减排”的目标，将化学需氧量（COD）作为约束性指标，并基本完成了削减10%的预期目标。但对于氮磷的控制则有恶化的趋势。氮磷已成为目前首要的污染因子，是导致我国众多江河湖海产生富营养问题的主要原因。在众多污染源中，城镇生活污染由于排放量的不断增加、处理效率低，成为了其中最主要的污染源。以淮海流域为例，城镇生活氨氮排放量占工业与生活排放总量的75%以上。

《GB 18918-2002l 城镇污水处理厂污染物排放标准》对氮磷最高允许排放浓度（日均值）均有所规定，如表1所示。相比国家标准而言，北京、天津等地方标准要求更高。江苏省将太湖地区城镇污水厂主要水污染物排放标准升至一级A标准。“十二五”期间，污水处理的提标改造将成为重中之重，对氮磷的控制将会全面展开，污染控制指标体系不仅单独设立富营养化水质考核指标，并设置总量控制指标。

图2  出水主要水质指标

通常，污水处理提标改造过程中，TN和NH4-N可通过强化生物处理进行去除，TP可以过强化生物处理或化学除磷加过滤等措施去除。但通常仅运用生物处理很难使TN和TP等指标达到一级A标准。如污水在生物处理后，出水SS、TP和TN指标不稳定或未达到设定标准，可以通过Leopold滤池进行深度处理实现该三项指标同时达标。

Leopold滤池组成及运行

Leopold滤池是一种后置式的反硝化滤池，从根本上讲是一种重力下向流式深床砂滤池。滤料选用硬质粗石英砂，除了本身具备的悬浮物过滤功能，还可以通过在进水总渠前投加碳源，促使反硝化细菌在滤料上生长，将污水中的硝态氮转化成氮气排放至大气，达到脱氮目的。滤池的具体组成参见图1。

elimi-NITE反硝化滤池的运行过程可分为以下三个步骤：

正常过滤阶段：投加碳源的污水经进水渠进入滤池系统，且被均匀分配到各滤池单元。污水流过石英砂滤料层、砾石承托层、双层滤砖之后，汇集到旁侧的出水槽，最后通过出水管的阀门流入到清水池。

氮气释放阶段：反硝化过程产生的氮气积聚在滤料内，导致过滤的水头损失增加。这可以通过周期性氮气释放解决，即通过几分钟反冲洗释放氮气。通常氮气释放间隔4~8h，主要取决于氮的负荷。

反冲洗阶段：当滤池运行达到一定时间或滤池水头损失达到设定限值后，滤池将启动反冲洗过程。反冲洗采用高强度的气水联合冲洗，通过滤砖均匀分配后，自滤池底部向上去除滤料截留的悬浮物和老化生物膜。反冲洗废水进入污水池。

图3  采用气水联合反冲洗清洗滤料，反冲洗水总量低至处理量的2%

反硝化系统性能优化

Leopold公司成立于1924，一直致力于水和污水处理解决方案，并成为行业的领导者。其发展从最初的普通快滤池到最新一代的Universal S型滤砖，Leopold对其设备控制方式、运行设计等一直进行优化改进。

Leopold的滤砖也在不断发展过程中，滤砖内部有诸如空气导流板及回水槽等设计，保证整个滤池内部的布气布水的不均匀性小于5%。底层配水系统检修较困难，Leopold滤砖材质采用高密度聚乙烯，有较高结构强度和防腐蚀特性。

elimi-NITE反硝化滤池安装弧形进水堰，运行采用恒液位控制，保证进水分配至各个滤池单元时，尽量避免增加溶解氧浓度。

如果碳源投加量不当，会导致反硝化不彻底或出水BOD上升，Leopold滤池通过前后反馈精确控制碳源投加量。前馈控制即检测进水流量、硝态氮浓度、溶解氧浓度，计算碳源投加量；后馈控制即检测出水硝态氮浓度，修正碳源投加量。综合前后反馈计算，通常碳源投加量不超过理论计算量的110%。

通过不断的功能优化，相对于其他过滤或反硝化设备，Leopold具有以下明显优势：

elimi-NITE滤池采用均质石英砂作为滤料，相对其他过滤介质不易堵塞，反冲洗的间隔较长，省去频繁维护；且滤池具有反硝化和过滤的双重功能，能同时去除TP、TN和SS。

图4  合理化设计使滤池达到最佳性能，同时降低了投资、安装等费用

elimi-NITE滤池采用周期性的高强度气水联合反冲洗。反洗过程中由于没有必要使滤床完全流化，反冲洗水和气的流速可以分别设定为15m/h和91m/h，反洗水量仅为处理量2%。相对连续洗砂而言，节省了大量反冲洗空气和水，且免去连续洗砂所需考虑的洗砂速度与保留足够生物量的平衡，以及跑砂问题。

elimi-NITE滤池采用Leopold Universal S型滤砖，其采用双层布水方式，相对其他滤砖，具有更好的配气配水性能。滤池的池型设计多种多样且在宽度上没有过多限制，完全可以按照现场情况进行设计，Leopold更不乏对原有滤池进行改造的项目。

案例分析

位于美国北卡罗来纳州Smithfield的污水处理厂面对水质水量的变化，采取了好氧、缺氧等生物处理措施，但仍不能实现达标排放，出水硝态氮浓度停留在6~8mg/L。2003年，该厂安装了elimi-NITE反硝化滤池，其对出水总氮达标起了关键作用。安装后，出水总氮浓度降至1.96mg/L，硝态氮和BOD等去除情况如表2及图2所示。

在实际运行过程中，滤池的运行参数不断进行优化。在未启动反硝化时，反冲洗的时间间隔可以达到250h；反硝化启动后，反冲洗时间间隔为48~60h。氮气释放的时间约持续1min。该厂使用甲醇作为碳源，其使用量受硝态氮浓度、温度、进水DO浓度等影响，也不断进行相应调整。

小结

污水处理的要求将会不断提升，尤其是富营养类指标。elimi-NITE滤池针对二级处理后TN、TP等仍未达一级A标准的出水可提供有效的解决方案。其解决方案基于丰富的经验、高效的设备，进行合理的滤池系统设计、处理工艺优化，从而为用户节约投资运行成本。