1. 深床滤池系统介绍
A. 滤料
高品质粗石英砂滤料，圆形尺寸范围1.7-3.35mm
B. 砾层
天然优质鹅卵石承托层，分五层级配，尺寸范围3-19mm
C. 配水配气滤砖
两次配水配气滤砖，提供超强的反冲洗气水分配性能
D. 不锈钢配气管
整体出厂，安装简便，为滤砖提供反冲洗空气分配
E. 弧形堰板
为进水和反冲洗出水的均匀分配，有效控制进水流态
F. 控制系统
拥有专为滤池而开发的控制系统
G. 阀门
自动和手动的阀门控制水和空气的进出
H. 碳源存储和投加系统
根据滤池进出水流量、负荷安全、稳定、可靠的控制碳源投加量
I. 反冲洗泵
为滤池滤料的反冲洗和氮气释放系统反冲洗水
J. 反冲洗罗茨风机
为滤池滤料提供反冲洗空气
K. 其他
如现场仪表（电磁流量计、硝酸盐分析仪、溶解氧分析仪、超声波液位计等）、管道、阀门、驱氮系统、空压机系统
2.1 过滤机理
迪艾环境株式会社深床滤池采用粗石英砂滤料，在滤池运行过程中存在以下过程：截留、吸附和脱附。
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。
在滤料层中沉积：悬浮颗粒物随着液体流动；它可能穿过滤料上表层而不被截留，这与其粒径和孔径的相对大小有关。所以需要对滤料的尺寸以及滤料层深度进行计算，并保证设计符合实际需求。
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）及主要为范德华力的吸附力。
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。
深床滤池配有卓越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。
2.2 反硝化脱氮机理
本项目以反硝化滤池模式运行，在滤池的运行过程中，滤料层不断截留、吸附生化处理工艺出水中的悬浮物以及大量的微生物，其中就有大量的反硝化兼性、异养菌群，如微球菌属、变形杆菌属、芽抱杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等。当滤池进水中有溶解氧存在时，反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。在无溶解氧的情况下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3+作为能量代谢中的电子受体，O2-作为受氢体生成H2O 和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定，因此在反硝化深床滤池滤层中，如滤池进水溶解氧较高的情况下，上层滤料处于好氧情况下，菌群利用分子态氧分解有机物并不起反硝化作用，只有在滤层中处于无氧状态才能起到有效的脱氮作用，因此控制滤池进水溶解氧对于降低反硝化滤池碳源投加费用、提高滤池出水稳定性有重要作用。根据项目经验，深床滤池变液位运行可导致滤池进水溶解氧升高6～8mg/l，对运营单位带来沉重的经济负担。 反硝化深床滤池推荐滤池采用弧形堰板及恒液位控制，有效避免滤池进水因跌水（如变液位运行控制）而造成的溶解氧升高问题，通过滤池进水配水系统溶解氧增加值小于1mg/l。
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。
反硝化过程中亚硝酸根和硝酸根的转化是通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。同化作用是指亚硝酸根和硝酸根被还原成氨氮，用来合成新微生物的细胞、氮成为细胞质的成分的过程。异化作用是指亚硝酸根和硝酸根被还原为氮气、一氧化氮或一氧化二氮等气态物质的过程，其中主要成分是氮气。异化作用去除的氮约占总去除量的70-75% 。
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（BOD）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BOD 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。
为降低碳源投加运行成本，可就近利用污水处理厂附近制糖、食品、酿造等企业的废水作为碳源。废水中一部分易生物降解的有机碳可以作为反硝化的碳源被微生物利用。另一部分有机物则是可慢速生物降解的颗粒性或溶解性有机物，虽可作为反硝化的碳源，但会使反硝化的速率降低。其余的不可生物降解有机物，不能作为反硝化的碳源。因此在选取工业废水作为碳源时，建议相关工业废水经过发酵等处理工艺，提高碳源中易被生物降解的成分浓度，且利用成分、浓度比较稳定、可靠的工业废液作为碳源。
2.3 反硝化脱氮影响因素
2.3.1 温度
温度是影响反硝化菌群活性的重要因素，相对于活性污泥法来说，反硝化深床滤池因滤层内附着生长及拦截有大量的生物菌群，系统出水相对要好稳定很多，通常从工程应用来说比较经济的应用水温需高于12℃，当水温低于 12℃时，应通过降低水力负荷、增加水力停留时间、提高滤层内生物量等手段达到脱氮效率。
2.3.2 pH 值
反硝化过程中会产生碱度，每还原1g 硝酸盐氮产生3.5g 碱度(以CaCO3 计) ，根据相关项目经验，实际值略低于理论值。反硝化过程中产生的碱度这有助于把pH 值保持在偏碱性范围内，反硝化过程的最适宜pH 值为7.0~7.5 ，不适宜的pH 值影响反硝化菌的增殖和酶的活性。当pH 值低于6.0 或高于8.0 时，反硝化过程会受到明显的抑制。
2.3.3 溶解氧
当滤池进水中有溶解氧存在时，反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。因此在反硝化深床滤池滤层中，如滤池进水溶解氧较高的情况下，上层滤料处于好氧情况下，菌群利用分子态氧分解有机物并不起反硝化作用，只有在滤层中处于无氧状态才能起到有效的脱氮作用，因此控制滤池进水溶解氧对于降低反硝化滤池碳源投加费用、提高滤池出水稳定性有重要作用。根据项目经验，深床滤池变液位运行可导致滤池进水溶解氧升高6～8mg/l，对运营单位带来沉重的经济负担。DI-DeNITE 反硝化深床滤池推荐滤池采用弧形堰板及恒液位控制，有效避免滤池进水因跌水（如变液位运行控制）而造成的溶解氧升高问题，通过滤池进水配水系统溶解氧增加值小于1mg/l。
2.3.4 碳源有机物
反硝化深床滤池作为污水厂末端处理工艺，水力停留时间短（约15～20 分钟）作为反硝化过程中作为电子供体的碳源应属于易被生物降解的简单小分子有机物。碳源物质不同，反硝化速率也略有不同，通常项目中采用的碳源有甲醇、乙酸、乙酸钠，为了减低碳源投加的运营成本，国外项目中也有应用到经过预处理的工业、农业的废液。
2.3.5 碳氮比
碳源投加量= a·硝态氮去除量+b·亚硝态氮去除量+c·溶解氧
公式中的a,b,c 在对应不同的碳源种类时系数是有差异的，在工程应用中可根据实际采用的碳源种类，由程序精确的控制碳源的投加量。
如，甲醇的投加量= 2.47×硝态氮去除量+1.53×亚硝态氮去除量+0.87×溶解氧通常来说，在二级生化处理工艺中，所需投加的外部碳源以 COD 计，碳氮比约5:1，在反硝化深床滤池的应用过程中，基于采用简单的有机物碳源投加，大量稳定的生物菌群，精确的碳源投加控制，碳氮比可做到4：1。
2.3.6 有毒物质
反硝化深床滤池为缺氧生物膜法和活性污泥法的结合工艺，滤料表面既有生物膜，滤料的间隙中又有大量被拦截吸附的生物菌群，其对有毒物质的敏感性也较单纯的活性污泥法要低很多。针对进水中含有对微生物有毒性或抑制性的项目，需要通过对微生物的驯化作用达到效果。可在二级生化处理工艺（A/O 工艺）稳定后，在滤池中投加二沉池回流污泥的措施使得滤池内迅速达到反硝化的效果。
2.4 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++PO43-→AlPO4↓pH=6～7 Fe3++PO43-→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。
2.5 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
名称 | 分子式 | 有效成分(Al2O3) |
结晶氯化铝固体（AC） | AlCl3·6H2O | 18.5~20% |
结晶硫酸铝固体（AS） | Al2(SO4)3·18H2O | 15.6~18.6% |
聚合氯化铝固体（PAC） | [Al2(OH)n·Cl6-n]m | 28~32% |
聚合氯化铝液体（PAC） | [Al2(OH)n·Cl6-n]m | 10~12% |
2. DI-DeNITE 深床滤池技术优势
3.1 气水分布滤砖
上海宇豪致力于为客户提供全套滤池系统，通过20 是多年滤池设计、安装经验经验为客户提供最优质的服务，为滤池的长期运行提供保驾护航。滤砖经历数次技术革新升级，公司目前生产的塑料滤砖具有最大程度上满足水力的合理分配、滤料反洗效果明显、安装周期短的产品特点。
3.1.1 技术特征
气水分配滤砖整体采用HDPE（高密度聚乙烯）材质，具有出色结构强度和韧性，滤砖安装完成后30 年运行免维护。
气水分布滤砖技术特征详见表3.1。
表3.1 气水分布滤砖技术特征表
序号 | 项目 | 特征 | 优势 |
1 |
滤砖结构 | 滤砖为双层配水系统 一级分配腔（中央三角腔） 二级补偿腔（两侧平行的三角腔） |
反冲洗水强度均匀无盲区 |
2 | 滤砖特殊设计 | 滤砖上部回水槽 十字放射状顶部气孔 | 反洗空气强度均匀性控制减少滤砖堵塞现象 |
3 | 滤砖安装方式 | 墙体套管型与前置/中央水渠型 | 适用于不同现场 |
4 | 滤砖尺寸 | 滤砖高度为 320mm | 节省池高，降低土建成本 |
5 | 滤砖材质 | HDPE （高密度聚乙烯） | 30 年寿命免维护 |
每块滤砖能同时完成反冲洗配水配气性能，滤砖带自动补偿功能，做到更均匀的配水配气性能。
滤砖为双层配水配气系统：一级分配腔，二级补偿腔。通过一次配水腔后的反冲洗水在二次配水腔内根据压力差产生逆向补偿，从而使得整个滤池过滤面积上最终的整体反冲洗水、气压力均匀。滤砖内部二次配水设计确保反冲洗水和气体在整个滤池反冲洗气水分配系统的每一个扩散孔处均匀分布。在一块滤砖内同时完成气水均匀分配，不存在配水配气盲区，反冲洗无死区。
3.1.2 最合理的水力分配
传统快滤池和V 型滤池采用的滤头/滤板配水系统，反冲强度分布的不均匀且存在反洗冲洗盲区，反冲洗效果不好。
领先的二次配水设计确保了水和气体在更长的滤砖长度上的每一个扩散孔处均匀分布。在滤砖中，反冲水由一级分配腔进入滤砖，因为在距反冲洗进口最远的地方有更多的水和气从开孔处流出，导致一次配水腔配气配水不均匀。一次配水腔流出的不平衡水流在二次配水腔产生逆向水流，从而形成补偿使得沿滤砖长度方向上最终的整体压力均匀。为滤床反冲洗提供非常均匀平稳无盲区的反冲洗水，提高反冲洗效率，延长滤池运行周期。
3.1.3 精益求精的细节设计
通过滤砖的上流的气体能够在滤砖中产生一个低压带，某些孔口会形成缺水现象，甚至出现反向水流。为滤砖设计了一种水回收通路以及回收孔，以确保稳定的和持续的水流可以从上部的孔口流出。回水槽设计用于从新回到滤砖的水流可以补偿低压区域。滤砖性能得到的显著的改进，从而达到了更好的处理效果，特别在双侧面设计中尤为明显。补偿腔空气导流板则是为保障整排滤砖配气均匀型所精心设计
