城鎮(zhèn)污水處理廠CASS工藝

　　一、引言

　　CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)工藝是世界公認先進的生活污水處理技術。某城鎮(zhèn)污水處理廠一、二期工程總處理規(guī)模為5萬噸/日，兩期均采用CASS工藝(A2/O工藝)。其中一期工程處理量為2萬噸/日，于2009年3月份建成并通過驗收正式投入使用。二期工程處理量為3萬噸/日，于2016年10月建成并通過驗收正式投入使用。一、二期工程除了處理量不同外，二期工程采用了更為先進的技術和設備。比如：厭氧區(qū)建成共用大型的配水渠，增長污水在厭氧區(qū)的停留時間，使反消化更加充分，使回流污泥更好釋放磷，為后續(xù)吸磷創(chuàng)造更好狀態(tài)，也使污水處理前得到充分均質，有效抵抗高濃度污水對反應池的沖擊;1號與2號池共用一個缺氧區(qū)，3號與4號池共用一個缺氧區(qū)，共用缺氧區(qū)有效增加容積使水力停留時間更長，更有效達到反硝化作用;在紫外線消毒池前增加轉盤濾池(諾蒂克公司DynaDisc轉盤過濾器)，能有效去除懸浮物;處理后水質可達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準?，F(xiàn)階段，公司污水處理量總共達到5萬噸/日，滿足現(xiàn)有管網收集廢水量，往后隨著市政管網的完善，收集廢水量增多，將會建設三期工程。本文以二期工程的應用進行介紹。

　　二、CASS工藝簡介

　　2.1 CASS工藝的優(yōu)缺點

　　CASS(循環(huán)式活性污泥法)是連續(xù)進水的改良型SBR，為了提高運行穩(wěn)定性和加強脫氮除磷功能，通常在CASS池前置生物選擇區(qū)(厭氧區(qū))和兼氧區(qū)。由于其具有占地面積少、投資建設成本低、運行管理方便、不易發(fā)生污泥膨脹、剩余污泥量少、污泥性質穩(wěn)定、排水水質穩(wěn)定、可分期建設等優(yōu)點受到廣泛應用。同時，CASS池采用全密閉空間處理污水，大大減少廠區(qū)及附近的臭氣濃度的影響。只要做好防臭、隔音等措施，減少對周圍環(huán)境的影響，可建設在居民區(qū)、學校、行政辦公樓等產生污水量大的區(qū)域。CASS工藝應用的缺點是構造相對SBR復雜點，儀器設備較多，維護成本提高，設備操作比較頻繁，不可長時間人工操作，需要先進的遠程操作系統(tǒng)，自動化程度高。

　　2.2 CASS池工作原理

　　CASS工作原理如圖1所示：在主反應器的前部設置了生物選擇區(qū)(厭氧區(qū))、兼氧區(qū)，主反應池后部設置了可升降的自動潷水裝置。其工作過程可分為曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段，周期循環(huán)進行。污水連續(xù)進入厭氧區(qū)，經過隔墻底部進入主反應區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機物被池中的微生物降解。根據進水水質可對運行參數(shù)進行調整。

　　在厭氧區(qū)內，微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經歷一個高負荷的基質快速積累過程，對進水水質、水量、pH和有毒有害物質起到較好的緩沖作用，同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)能增強脫氮除磷的效果。隨后在主反應區(qū)經歷一個較低負荷的基質降解過程。CASS池里微生物于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達到對有機物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。

　　三、二期工程概況

　　隨著城鎮(zhèn)的發(fā)展，人口的增多，鎮(zhèn)區(qū)的污水管網的建設，目前一期工程(處理規(guī)模2萬噸/日)已經達到設計負荷，無法滿足管網污水收集量的需求，需建設二期工程。二期工程通過深入調查研究，廣泛收集資料，并同市、鎮(zhèn)有關部門的多次協(xié)商討論，確定開展二期工程。二期工程類比一期工程，采用CASS工藝(A2/O工藝)，設計規(guī)模為日處理量3萬噸/日。設計進出水質如表1。廠外污水經過粗格柵及提升泵房提升后進入細格柵及沉沙池，再經CASS生化處理，尾水采用紫外消毒池進行處理。CASS池產生的剩余污泥經帶式濃縮脫水壓濾機脫水后由單螺桿泵輸送到污泥斗及時外運處理。

　　四、二期工程工藝流程及說明

　　污水經粗格柵和細格柵進行預處理，粗格柵用以去除污水中較大的漂浮物和懸浮物，經過細格柵處理后的污水進入渦流沉砂池，主要去除其中一定粒徑的砂粒，以保證后續(xù)設備的正常運行。經過渦流沉砂池處理后的污水進入CASS生物池，CASS生物池由生物選擇池(厭氧區(qū))、缺氧區(qū)和主反應區(qū)三部分組成。污水曝氣結束后進入沉淀階段，沉淀一個小時后，進入潷水階段，潷水結束后，潷水器自動上升原位。處理流程圖如圖2。

　　排出的上清液進入轉盤濾池，再通過水渠道流過紫外線消毒系統(tǒng)，尾水經過消毒后部分回收利用，部分外排到河涌。部分剩余污泥排入貯泥池，送入帶式污泥濃縮脫水機械脫水機進行濃縮脫水處理，直到含水率降至80%，形成泥餅外運。

　　五、主要構筑物及設備參數(shù)

　　5.1 粗格柵

　　機械格柵按驅動方式分為臂式、鏈式、鋼索牽引式和齒條式。本工程推薦采用鋼索牽引的格柵除污機，其特點是構造簡單，運動部件位于地面，維護簡單，抓斗容量大，可抓撈渠底渣物，運轉穩(wěn)定可靠。安裝1臺鋼繩牽引式格柵除污機，柵寬B=1.0m，柵隙寬b=21mm，安裝角度α=75°，柵條斷面寬s=10mm，配用電機功率N=2.2kw。在格柵除污機下面安裝一臺帶式輸送機，B=500mm，L=7.0m，N=0.75kW。每道格柵前、后設有閘板供檢修和切換用。

　　5.2 提升泵房

　　污水提升泵采用潛水泵濕式安裝，因其具有節(jié)省土建費用，安裝方便，操作簡單，易于維護等優(yōu)點，因此本工程推薦采用潛水泵。一期工程安裝有3臺潛水泵，2用1備。Q1=230L/s，H=18m，N=58kW(1臺);Q2=400L/s，H=18m，N=90kW(2臺)。二期工程新增1臺水泵，Q3=400L/s，H=18m,N=90kW，采用進口設備，變頻控制。

　　5.3 細格柵、旋流沉沙池

　　細格柵與旋流沉沙池合建。共設1座，平面尺寸：L×B=17.12m×16.72m。細格柵設計參數(shù)：細格柵機器2臺;設計流量：Qmax=0.49m3/s;過柵流速：Vmax=0.7m/s;柵條間隙：e=5mm;柵前水深：h=1.3m。旋流沉沙池設計參數(shù)：旋流沉沙池左右各一座，每座直徑3.66m，池總深3.70m;設計流量：Qmax=0.49m3/s;水力停留時間：30s。

　　5.4 CASS生化池

　　CASS反應池設一座，平面尺寸為82.2m×40.9m，池深6.3m，有效水深為5.5m，分為4格(池)。每池循環(huán)運行一個周期4h，一天6個周期。好氧池溶解氧通過調節(jié)鼓風機的送風量，控制在2.0mg/L左右。每個反應池設進水電動調節(jié)閥1臺，旋轉式潷水器1臺(水量1800m3/h)，微孔曝氣盤7320個，污泥流泵2臺(每臺流量100m3/h)，剩余污泥泵1臺(每臺流量70m3/h)，兼氧區(qū)設置水下攪拌器2臺(3kw/臺)，出水端設置電動撇渣器1臺(DN300，L=9m，N=0.37kw)。設計參數(shù)：設計流量：3.0萬m3/d，每座共4個池，每個池規(guī)模0.75萬m3/d，水溫：12℃。污泥負荷：0.14kgBOD5/kgMLSS.d?；旌弦簼舛龋?.0g/L。系統(tǒng)泥齡：15.7d。剩余污泥量：3337kgDS/d。

　　5.5 紫外線消毒渠

　　功能：污水經生物處理后在此進行接觸消毒。設計參數(shù)：紫外線劑量15~30mW?s/cm2。主要工程內容：條形接觸消毒渠1座，平面尺寸：L×B=12.46m×4.6m，接觸區(qū)有效水深0.75m，設紫外線消毒設備1套，功率30kw，配套自動水位控制儀和水位傳感器。

　　5.6 鼓風機房

　　功能：為CASS生化池充氧提供氣源。設備設計規(guī)模為3萬m3/d。設計供氣量67.5m3/min，供氣壓力：0.7bar。選用羅茨鼓風機，設3臺(2用1備)，每臺風量為67.5m/min，風壓0.7bar，配套電機功率110kw。運行方式：根據好氧池溶解氧濃度的反饋，控制機組開停及調節(jié)風量。

　　5.7 儲泥池和污泥濃縮脫水車間

　　設儲泥池1座分2格，平面尺寸BxL=44m×5.1m，高度4.0m。池內設2臺攪拌器，功率1.5kw。儲泥池上進行加蓋處理。為防止磷在厭氧條件下重新釋放，本工程考慮對池內進行間歇充氧，控制磷的釋放。

　　污泥濃縮脫水車間主要功能是把污泥進行濃縮、脫水，降低含水率，便于污泥運輸和最終處置。脫水機采用離心濃縮脫水一體機。設計參數(shù)：剩余污泥干重：3337kg/d;需濃縮污泥量：477m3/d，含水率99.3%，濃縮脫水后污泥量：17m3/d，含水率80%;絮凝劑(PAM)投加量：3~3.5kg/Td?S;離心濃縮脫水一體機2臺，處理能力20~70m3/h?臺，配用電機功率73.5kw;污泥進料泵2臺(1用1備)，流量48m3/h，揚程0.2Mpa，電機功率11Kw;污泥切割泵2臺(1用1備)，流量56m3/h，電機功率4kw;干污泥輸送泵(單螺桿泵)，Q=2.0m3/h，壓力1.8MPaN=2.2kw。

　　5.8 生物除臭設備

　　生物除臭設備為成套設備，主要收集粗格柵及提升泵房、細格柵、CASS池、儲泥池的臭氣進行處理，處理能力Q=11500~16500m3/h。設備平面尺寸：LxB=10.8m×6.3m。

　　六、CASS池常見異常及解決對策

　　七、運行效果及效益

　　二期工程經安裝設備和調試后，運行穩(wěn)定，出水水質達標并通過了環(huán)保驗收。實際運行的出水水質如表2，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，符合國家排污證要求排放。2017年度二期工程污水處理量946.85萬噸，COD削減量804.65噸，氨氮削減量132.42噸。2018年度二期工程污水處理量789.21萬噸，COD削減量670.98噸，氨氮削減量110.82噸。2019年度二期工程污水處理量867.93萬噸，COD削減量737.54噸，氨氮削減量121.35噸，大大減少污染物排放，減少河涌水資源污染，保護河涌環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，出水水質可達地表水Ⅳ標準，有效緩解河涌水質的惡化，具有良好是環(huán)境效益。運行過程中，根據實際進水濃度，嚴格控制各個設備使用時間，節(jié)約用電用水，節(jié)省能耗；合理使用藥劑劑量，使處理效果達到最佳，不過度用藥，節(jié)約處理成本，提高工程運行的經濟效益。部分排水用于中水回用，一部分用于廠里地坪曬水和綠化，一部分用于壓泥車間的污泥濃縮脫水機械的清洗水。一部分用作市政道路曬水和園林綠化，體現(xiàn)出了社會效益明顯。

　　八、結語

　　運用CASS工藝處理城鎮(zhèn)生活污水，首先要了解CASS工藝原理和處理流程，根據進水的污染物濃度，設置合適的參數(shù)，有效控制、解決污水處理過程出現(xiàn)的問題，使得工程運行成本最低，處理效果最佳。本工程實踐表明，運用CASS工藝處理生活污水流程簡單、運行穩(wěn)定、占地面積少、可分期建設、投資及運行費用低、耐沖擊負荷和脫氮除磷能力強等優(yōu)點。CASS工藝處理效果優(yōu)異，出水水質達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，運用CASS工藝處理城鎮(zhèn)生活污水有顯著的環(huán)境效益、經濟效益和社會效益，應用前景十分廣闊。（來源：中山市東鳳鎮(zhèn)污水處理有限責任公司）