水解酸化-CASS工藝處理工業(yè)污水設計分析

[摘要]福州開發(fā)區(qū)長安污水處理廠處理長安投資區(qū)內(nèi)工業(yè)污水為主體的污水，選擇酸化水解—CASS工藝，通過優(yōu)化設計，選擇適合長安工業(yè)區(qū)污水性質(zhì)和特點的工藝參數(shù)，實現(xiàn)達標排放。

[關鍵詞]工業(yè)污水酸化水解CASS工藝處理目標

1 概述

福州開發(fā)區(qū)長安污水處理廠服務范圍約12.66km2，服務人口11萬多人，主要處理亭江片區(qū)的生活污水及投資區(qū)的工業(yè)廢水，其中工業(yè)污水占70%，工程建設規(guī)模5.0萬噸/日，近期建設規(guī)模2.5萬噸/日。污水處理廠最終受納水體為閩江。

由于工業(yè)污水成份較為復雜，污染物種類多、數(shù)量大、濃度高，污水處理過程采用水解酸化—CASS工藝，出水水質(zhì)可以達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準。污泥處理采用濃縮脫水一體機，處理后含水率75%～80%的泥餅運至垃圾填埋場進行填埋處理。

水解酸化—CASS工藝設計進出水水質(zhì)指標及其處理效果見表1。

表1水解酸化—CASS工藝設計進出水水質(zhì)指標及處理效果表

指標CODcrBOD5SSTNNH3-NTP糞大腸菌群數(shù)

單位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L個/L

進水30015025045304

出水≤60≤20≤20≤20≤8(15)≤1≤10000

去除率≥80.0%≥86.7%≥92.0%≥55.6%≥73.3%≥75%

2污水處理廠工藝設計

2.1工藝過程

污水中含有較多的大顆粒污染物質(zhì)，這些懸浮物和漂浮物經(jīng)粗格柵進行攔截后，污水進入泵池，經(jīng)潛污泵提升，由細格柵攔截小顆粒物質(zhì)及雜質(zhì)，進入沉砂池進行沉砂處理，沉砂處理后的污水進行酸化水解過程，調(diào)節(jié)可生化性能指標，通過微生物的新陳代謝作用，污染物質(zhì)得以降解或去除，反應池出水經(jīng)紫外線消毒由尾水排放管排入閩江。

水解沉淀污泥、CASS池剩余污泥，經(jīng)污泥泵輸送至污泥濃縮脫水一體機處置后外運填埋。

工藝流程見圖1。

圖1污水處理廠工藝流程圖

2.2 設計原則

長安污水處理廠近期設計規(guī)模2.5萬m3/d，污水總變化系數(shù)K為1.47，遠期設計規(guī)模5.0萬m3/d，污水總變化系數(shù)1.38。

粗格柵及污水提升泵房、細格柵及旋流沉砂池、水解酸化池按最大設計流量計算，CASS池按平均流量計算，按最大設計流量校核，供氧量按最大設計流量計算。各處理構(gòu)筑物之間的連接管渠均按最大設計流量計算，并以平均流量校核其不淤流速。

2.3 構(gòu)筑物與設備

2.3.1粗格柵及進水泵房

粗格柵用于截流污水中塊狀漂浮物及固狀物，保證提升系統(tǒng)和后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行，減輕生物處理的負荷。

格柵間與進水泵房合建，設粗格柵2臺，配備DN300螺旋壓榨機，輸送和壓榨柵渣，按近期流量選擇潛水排污泵4臺。

2.3.2細格柵及旋流沉砂池

細格柵與旋流沉砂池合建，選擇細格柵2臺，進一步去除污水中的漂浮物及直徑大于6mm的雜質(zhì)，由螺旋壓榨機輸送壓榨柵渣，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行。

旋流沉砂池去除進水中比重大于2.65，粒徑大于0.2mm的砂粒，保證后續(xù)處理過程的運行，防止砂粒對設備的磨損。

選用直徑2.43m，有效水深2.01m的旋流沉砂池兩組，配備砂泵、攪拌裝置、螺旋式砂水分離器等設備1套。

2.3.3水解酸化池

由于工業(yè)廢水比重較大，可生化性能差，進水水質(zhì)指標具有較大不確定性，因此在設計過程中考慮在生化處理前設水解酸化過程，調(diào)節(jié)可生化性能指標，有較強的抗沖擊負荷能力。

酸化水解過程是利用水解和產(chǎn)酸微生物，將污水中的大分子和不易生物降解的有機物分解為易于生物降解的小分子有機物，使得污水在后續(xù)的好氧單元以較少的能耗和較短的停留時間得到處理，

水解酸化池40×20×5.0m3，有效水深4m，設計停留時間t=2.5h。采用折板流形式，輔以推流攪拌器進行攪拌，防止池內(nèi)污泥沉淀。

水解池采用污泥泵排泥，以縱向多點方式排泥。

2.3.4 CASS生物反應池

CASS工藝是利用生物吸附降解的原理，去除BOD5等有機污染物，同時進行生物脫氮除磷。

①主要設計參數(shù)

設計污泥負荷:F/M=0.084kgBOD5/kgMLSS.d，容積負荷0.252kgBOD5/m3.d，污泥濃度MLSS=3000mg/L，剩余污泥量3250kgMLSS/d，設計氣水比6.67:1;高峰供氧量6947m3/h，設計65×13㎡的CASS池4格，有效水深5m，總停留時間HRT=16.22h，選擇盤式可變微孔曝氣器5504個。

②運行模式

單池每池每天循環(huán)運行5個周期，每周期4.8h。其中:曝氣2.4h、沉淀0.8h、潷水1.2h、攪拌0.4h，依次循環(huán)。通過調(diào)節(jié)鼓風機的送風量，控制主反應池的溶解氧濃度大于2.0mg/L。

③工藝設備

CASS工藝單池內(nèi)設電動進水堰、浮桶式潷水器、污泥回流泵、剩余污泥泵、盤式曝氣系統(tǒng)等設備。還設置DO測定儀，污泥濃度計、酸度計、超聲波水位計等儀器儀表。

2.3.5紫外消毒間

利用強大的紫外線C殺菌作用，殺滅尾水中各種細菌、病毒等微生物，并通過光解作用，有效降解水中的氯化物。

紫外線C消毒設備6個模塊。每個模塊設10支0.24kW功率的紫外線燈管。

3運行特點

3.1 工藝特點

3.1.1功能

CASS生物處理是循環(huán)活性污泥的簡稱，是混合反應沉淀排水于一體，過程分為曝氣沉淀潷水閑置4個步驟，預反應區(qū)和主反應區(qū)之間設回流泵，與傳統(tǒng)的SBR工藝不同，CASS工藝在時間和空間上創(chuàng)造厭氧、缺氧、好氧階段，使微生物交替地處于厭氧、缺氧、好氧周期性變化之中，具有較好的生物脫氮除磷功能。

3.1.2預反應區(qū)

微生物通過酶的快速轉(zhuǎn)移迅速吸附污水中可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷快速積累過程，對進水水質(zhì)、水量、pH和有毒有害物質(zhì)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。

3.1.3主反應區(qū)

運行過程控制曝氣強度和溶解氧濃度，以使區(qū)內(nèi)的主體溶液處于適宜好氧狀態(tài)，DO 2.0~2.5mg/l保證顆粒狀絮凝污泥在好氧環(huán)境中進行有機物降解和硝化，達到一個較低負荷的基質(zhì)降解過程。

3.1.4活性污泥

由于溶解氧向污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制，顆粒內(nèi)部基本處于缺氧狀態(tài)，而顆粒外部質(zhì)量濃度較高的硝酸鹽通過濃度梯度很快的滲透到絮體內(nèi)部，在預反應階段吸附大量可溶性有機物或微生物內(nèi)源為基質(zhì)，進行反硝化，使主反應區(qū)進行硝化的同時發(fā)生同步反硝化?；旌弦翰粩嗟卦谥鞣磻獏^(qū)和副反應區(qū)內(nèi)回流，有利于聚磷菌的生長和累積，保證磷的去除。

3.2運行模式

3.2.1階段

CASS工藝由四個步驟運行，即進水/曝氣階段、沉淀階段、潷水階段，對污染物的降解時間上是理想推流，空間上完全混合的活性污泥工藝，微生物處于好氧—缺氧—厭氧周期變化之中，有效去除有機污染物的同時具有較好的除磷脫氮功能。

3.2.2周期

CASS生物池按時間序列運行。以5.0個工作周期為例，每周期工作時間為4.8 h，其中進水-曝氣2.4 h，靜止沉淀1.2 h，排水排泥1.2 h。在同一時間各池間的工作時序均不同，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，各池間具體工作時序如圖2。

圖2CASS工藝運行時序圖

3.2.3程序

①進水曝氣階段，主反應區(qū)進水曝氣，同時回流污泥泵連續(xù)不斷的向預反應區(qū)回流污泥。有機污染物被微生物氧化分解，污水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。

②沉淀階段，主反應區(qū)不充水也不曝氣，此時微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解，生物池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變，開始進行反硝化反應，活性污泥逐漸沉到池底，上層水逐漸變清。

③排水排泥階段，主反應區(qū)的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液，同時池內(nèi)的剩余污泥泵向污泥調(diào)節(jié)池輸送剩余污泥。生物池逐漸由缺氧狀態(tài)過渡到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)進行反硝化反應。

④潷水器的潷水能力是按最不利的情況進行選擇，實際潷水時間通常要比設計潷水時間短，其剩余時間通常用于CASS主反應區(qū)內(nèi)污泥的閑置，以恢復污泥的吸附能力。

4結(jié)束語

4.1 長安污水處理廠工程將于2009年底建成投產(chǎn)。選擇水解酸化—CASS工藝適合長安地區(qū)的水質(zhì)指標要求，通過優(yōu)化設計可以達到良好的處理效果。

4.2 CASS處理工藝是一種有效的二級生化處理工藝，輔以水解酸化段，能較好地處理含有部分工業(yè)廢水的城市污水。

4.3 CASS工藝具有占地省、構(gòu)筑物簡單、運行靈活等突出特點，針對用地緊張、進水水質(zhì)水量波動大的污水，CASS工藝具有較大競爭優(yōu)勢。

參考文獻:

[1] 張統(tǒng).SBR及其變法污水處理及回用技術[M].北京:化學工業(yè)出版社，2003.

[2] 高俊發(fā)，王社平.污水處理廠工藝設計手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社，2003.

[3] 王凱軍，賈立敏.城市污水生物處理新技術開發(fā)與應用not;not;——水解-好氧生物處理工藝[M].北京:化學工業(yè)出版社，2001.