劉惠成,朱 斌

(1.肇慶市廣業(yè)環(huán)保有限公司,廣東肇慶526300;2.淮安同方務有限公司,江蘇淮安223002)

金湖污水處理廠的CASS工藝運行

劉惠成1,朱 斌2

(1.肇慶市廣業(yè)環(huán)保有限公司,廣東肇慶526300;2.淮安同方務有限公司,江蘇淮安223002)

簡述金湖污水處理廠CASS工藝運行原理和實際操作管理。處理效果表明,該工藝可處理低濃度的生活污水,出水水質(zhì)達到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B標準。

CASS;生活污水;工藝

Abstract:Theoperating p rincip leof CAST craft and factic administration fo rmunicipal domestic sewage were briefly discussed.The operation results in Jinhu Waste Water Treated Plant demonstrated that this process can be treated for the low concentration domestic sewage,and the treated effluent meets the I-class criteria specified in The Exhaustion Standard of the Factory Pollutant of the Town Wastewater Treatment(GB18918-2002).

Key words:CASS;domestic sewage;p rocess

1 工程概況

近二十幾年來,污水處理技術突飛猛進,各種具有除磷脫氮的新工藝如AB法、A/O、SBR工藝等,也逐漸成為污水處理工藝的主流,CASS是在SBR基礎上衍生出的具有間歇運行特點的新工藝[1]。江蘇淮安市金湖縣污水處理廠采用CASS工藝,規(guī)劃總占地面積30畝,其中一期占地20畝。廠區(qū)內(nèi)工程總造價為3150萬元,一期工程共鋪設管網(wǎng)39.3 km(管徑300-1000 mm),收水服務范圍為主城區(qū)的生活污水及部分工業(yè)園區(qū)廢水,面積范圍16.2 km2,覆蓋人口約16萬人,2008年元月1日正式運營。該縣生活污水經(jīng)CASS工藝處理后,能達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)的一級B標準。其實際進出水質(zhì)、進水標準及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B標準見表1。

表1 進出水質(zhì)、進水標準及城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 mg/L

2 工藝流程的設計

2.1 工藝流程

金湖污水處理廠一期處理量是20000 m3/d,全天24 h運行,設計流量為834 m3/h。根據(jù)當?shù)厣钗鬯乃考八|(zhì)特點,本工程采用了循環(huán)式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge System,簡稱 CASS工藝),分為2組共4個生化池,工藝流程見圖1。

圖1 金湖縣城區(qū)生活污水處理廠流程圖

2.2 工藝流程說明

生活污水經(jīng)市政管道收集并由多級泵站輸送到污水廠的集水池,污水經(jīng)過格柵和旋流沉砂池進行預處理后,多數(shù)的固體垃圾和砂粒被去除,剩余的污染物被CASS池的微生物分解達標后再經(jīng)過紫外線消毒,排入利農(nóng)河。

應用CASS工藝處理污水會產(chǎn)生剩余污泥。這些剩余污泥經(jīng)污泥泵流入污泥儲泥池,再經(jīng)螺桿泵進入帶式壓濾機進行污泥脫水。該廠每天大約產(chǎn)8 m3含水率約為80%的泥餅,即日處理萬噸水每天產(chǎn)剩余污泥4 m3。泥餅含有豐富的氮磷等營養(yǎng)元素,無電鍍的重金屬,可作為植物有機肥。

2.3 CASS生物池主要構(gòu)造

一期工程建設CASS生物池一座,分成2組共4個CASS池,各池之間不連通,每池獨立連續(xù)工作。CASS生物池由厭氧反應區(qū)和好氧反應區(qū)組成。CASS工藝平面布置圖如圖2。

圖2 CAST工藝平面布置圖

每個CASS池的厭氧反應區(qū)分為兩池,厭氧反應區(qū)尺寸為L×B×H=10 m×4.8 m×6.2 m。二級厭氧池和好氧反應池通過底部穿孔的隔墻相聯(lián)通。每池的厭氧反應區(qū)設置2臺P=1.5 kW的潛水攪拌器。

每個CASS池的好氧反應區(qū)尺寸為L×B×H=50 m×10 m×6.2 m,設計最大水深5.7 m,最小水深3.8 m,撇水高度1.9 m,平均水力停留時間15.05 h,污泥齡約 16 d,污泥負荷約為 0.09 kg BOD5/kgMLSS·d。每池設置1臺q=1000 m3/h浮筒式潷水器、1臺q=150 m3/h回流污泥泵、1臺q=100 m3/h剩余污泥泵、1套微孔曝氣盤、2臺 P=7.5 kW的潛水攪拌器。同時主反應區(qū)內(nèi)還設置有DO測定儀、污泥濃度(MLSS)計、超聲波水位計。CASS工藝采用具有變頻調(diào)節(jié)的羅茨鼓風機供氣,2用1備,P=75 kW,風量:40 m3/m。

3 CASS工作周期設計及實際運行分析

3.1 CASS工藝周期設計

CASS生物池以一定的時間序列運行,運行過程包括進水-曝氣、靜止沉淀、排水3個階段,不同的運行階段的運行方式可根據(jù)需要進行調(diào)整。本工程CASS生物池每日工作24 h,分為6個工作周期,每周期工作時間為4 h,其中進水-曝氣2 h,靜止沉淀1 h,排水1 h。由于在不同時間進行不同的處理方式,因此CASS工藝通過PLC程序在相應的時間自動化控制CASS池的進水閥門、進氣閥門和潷水器?？梢?進水閥門、進氣閥門和潷水器的開關都是電動控制。由于該廠的配水井到各個CASS池的出水閥門是手動控制,無電動裝置,因此在曝氣、靜止沉淀、排水階段都會連續(xù)且平均進水到4個CASS池,而不是4個CASS池根據(jù)時間來輪流進水。在同一時間各池的工作時序均不同,不會發(fā)生重疊,同一時間只有一個反應池潷水,自動控制及操作管理較簡單,各池具體工作時序如圖3。

圖3 CASS工藝工作時序圖(各池同時進水,曝氣是2 h,周期是4 h)

3.2 CASS工藝實際運行

進水階段:進水泵連續(xù)運行,曝氣、靜止沉淀、排水階段都會連續(xù)進水,控制流量為840 m3/h。污水連續(xù)且平均流入4個CASS池,即流入每個CASS池的污水是210 m3/h。厭氧池的攪拌器因連續(xù)進水而不斷運行。

曝氣階段:曝氣階段共2 h,設備運行時間和先后順序的PLC程序設為:羅茨鼓風機曝氣50 min后停止,再運行好氧區(qū)的攪拌器30 m in后停止,再運行羅茨鼓風機曝氣30 min后停止,空閑10 min。污泥回流泵在曝氣階段開始時啟動,連續(xù)運行110 min后停止,即靜沉從空閑10 min階段開始。微生物反復在缺氧/好氧的環(huán)境下有效抑制好氧性絲狀菌生長,從而避免活性污泥膨脹[2]。曝氣池的污泥濃度一般控制在M LSS=3 g/L或SV30=18%。曝氣停止后,在池子中泥水混合液尚有部分殘余混合能量,因此在空閑10 m in開始時,污泥顆粒利用這部分殘余能量進行絮凝過程。每個水處理周期羅茨鼓風機共運行80 min,即好氧反應時間共80 min。運行時通過控制溶解氧的濃度使其從0緩慢上升到2.5 mg/L來保證硝化、反硝化及磷吸收的同步進行[3]。中控室操作員工可根據(jù)污水濃度來適當調(diào)整上述設備的運行時間,使其達標排放。

靜止沉淀階段:此時空氣閥門關閉,好氧區(qū)的攪拌器和污泥回流泵等設備都停止運行。由于在沉淀階段無水力干擾因素存在,因而可以在池子中形成有利于沉淀的條件。污泥絮體在池子中沉淀下來,并形成污泥層,污泥層不斷下沉,在其上方形成上清液。當殘余能量消耗完后,污泥形成一邊界層,并以成層沉淀的方式進行沉淀。在沉淀開始時,污泥沉速較慢,之后逐漸增加,在污泥進入池底壓縮區(qū)時,沉速又逐漸減慢。沉淀時間通常為1 h。

排水階段:沉淀結(jié)束后就進入排水階段,即啟動潷水器,慢慢排走CAST池的上清液。潷水器的前部設有擋板,可以避免將水面可能存在的浮渣(泥)隨出水一起排出。潷水器由水面最高位下降到設定的最低水位的時間一般為1 h。當將要排到最低水位時,啟動剩余污泥泵,把污泥排到儲泥池,進而污泥脫水。每次排泥時間為10 min左右。

排完水后,潷水器立即上升,緊接著下一個周期開始,即又開始曝氣。

3.3 實際運行分析

由于進水泵連續(xù)運行且水量平均流入4個CASS池內(nèi),因此曝氣的同時進水,污水流量很少,是210 m3/h。曝氣的同時池內(nèi)的回流污泥泵連續(xù)不斷的向厭氧反應區(qū)回流污泥,回流q=150 m3/h,內(nèi)回流比是71%,大于20%,因此具有較好的脫氮效果。雖然羅茨鼓風機變頻器降為 30 HZ,但CASS池內(nèi)溶解氧因池內(nèi)有機物含量較少,隨著曝氣時間的延長而上升很快。曝氣10min后,溶解氧是1～2 mg/L,40min后濃度特別高,是6～7 mg/L。此階段污水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。因溶解氧過高,內(nèi)回流的污泥進入?yún)捬醭?使厭氧區(qū)的DO≥1 mg/L,不利于反硝化脫氮和釋放磷。因此鼓風機曝氣時間不能太長,必須停止曝氣。于是啟動好氧區(qū)的攪拌器,使整個CASS池呈厭氧反硝化狀態(tài)。反硝化時間不能太長,因此30min后,停止好氧區(qū)的攪拌器,又啟動羅茨鼓風機曝氣,又進行硝化和好氧吸磷反應,時間是30min。因為整個水處理周期中厭氧釋磷時間是30min,好氧吸磷時間是80 min,除磷時間過短,因此磷的去除率不高。污水經(jīng)過110 min的厭氧和好氧處理后,再經(jīng)過沉淀后排去上清液。沉淀和潷水期間,污水依然是流入CASS池中,但因污水濃度較低、水量較少和只排去上清液,因此出水基本能達標排放。該廠的出水各項指標值均能達到排放標準,運行效果詳見表1。

可見,整個水處理周期,潛水攪拌器等設備都在PLC控制下自動操作,大大減輕勞動強度,有效保證水處理達標排放。采用曝氣時間為2h的CASS工藝來處理污水,厭氧和好氧時間較短,不能使高濃度的生活污水達到國家一級B標準,只能處理低濃度的污水(COD≤200 mg/L,TP≤2.5 m g/L,NH3-N≤20 mg/L)。該法只靠微生物反應,NH3-N的去除率約為80%,TP的去除率約為50%。為了使CASS池進行厭氧和好氧反應,羅茨鼓風機必須頻繁自動啟動和停止,因而傷害鼓風機設備。另外,離心鼓風機不具備變頻功能和不能頻繁啟動,因此該工藝不能用離心鼓風機,而只能用羅茨鼓風機。因為污水濃度較低且經(jīng)常停止鼓風機,從而節(jié)省了大量電能,所以該工藝處理污水電耗較低,大約是0.16 kWh/m3水。

4 工程經(jīng)濟分析

金湖縣污水處理廠是以BO T形式(建設-運營-移交)管理運營的,設計一期工程日處理量是20000 m3。經(jīng)營期內(nèi),政府以每噸水為0.8元支付給運營方,并根據(jù)經(jīng)濟通脹率而適當改變。由于該污水廠運行處理過程中不必投加藥物,只靠微生物處理,因此運行費用較小,只包括電費、自來水費、污泥藥劑費、污泥處置費和人工費。污水處理運行直接費用如下:(1)電費:處理每噸水耗電 0.16度,電價以0.65元/kW.h計,加上固定變壓器容量費用的電費為0.126元/m3。(2)污泥藥劑費:每月藥耗6200元,每月出水60萬t,則處理污水耗藥0.01元/m3。(3)人工費:全廠管理人員共18名,平均工資1800元/月,則人工費為0.091元/m3。(4)污泥處置費:該廠把脫水后的污泥承包給環(huán)衛(wèi)處,讓其合法填埋。每月支付給環(huán)衛(wèi)處3000元,污泥處置費是0.0054元/m3水。(5)自來水費:該廠節(jié)約用水,每天耗水10m3,單價是 3元/m3水,自來水費用是0.0015元/m3水,(6)日常維修是0.0086元/m3,(7)制造費用是0.05元/m3。生活污水運行直接費用是上述費用之和,即0.29元/m3水。

5 結(jié) 語

5.1 應用曝氣時間為2h的CASS工藝處理低濃度的生活污水,出水水質(zhì)達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)的一級B標準,但不能使高濃度的生活污水達到國家一級B標準。

5.2 污水連續(xù)且平均流入4個CASS池內(nèi),導致污泥回流比提高為71%,提高了脫氮功能。

5.3 因為進水濃度較低,曝氣池的污泥濃度控制在MLSS=3 g/L或 SV30=15%,也能使出水達標排放。

5.4 曝氣時間為2h的CASS的厭氧釋磷和好氧吸磷時間過短,因此磷的去除率不高,約為50%。

[1] 何 強,楊 婧,夏冰雪.東部小城鎮(zhèn)污水處理技術的適用性分析[J].三峽環(huán)境與生態(tài),2009,2(5):25.

[2] 陳克玲,詹 鍵.CAST工藝處理城市污水原理及設計[J].環(huán)境科學與技術,2004,27(4):71-73.

[3] Goronszy M C.The cyclic activated sludge system for resort area wastewater treatment[J].Wat Sci Tech,1995,32(9-10):105-114.

CASS Waste water Treatment Processand Operation for Jinhu Waste Water Treated Plant

L IU Hui-cheng1,ZHU Bin2

(1.Guangye Envirommental Protection Co.Ltd.in Zhaoqing,Zhaoqing,526300,China;2.Tongfang Water Business Co.Ltd.in Huaian City,Huaian,223002,China)

X703.1

A

1674-2842(2010)03-0043-04

2009-07-16

劉惠成(1974-),男,廣東東莞人,環(huán)保工程師,已發(fā)表論文15篇,E-mail:LHC7596100@163.com。