鶴崗市東部污水廠工藝處理方案分析比選

石 萍，關(guān)萬彬

(1.鶴崗市水務(wù)局，黑龍江鶴崗154101;2.哈爾濱市西泉眼水庫管理處，哈爾濱150300)

0 前言

鶴崗市是我國千萬噸以上的大煤炭工業(yè)產(chǎn)地之一，至今已有80余年的采煤歷史。目前鶴崗煤田的和平礦井核定采煤能力為1 200萬t/a。建國以來至今，鶴崗共采出煤炭5.5億t，然而，環(huán)境污染嚴(yán)重也成為城市發(fā)展的掣肘，尤其是目前城市污水未經(jīng)處理直接排入水體，嚴(yán)重污染城區(qū)環(huán)境、污染附近淺層地下水源。近年，鶴崗市在全面啟動“南興、西拓、北開、東治、中升”五大戰(zhàn)略的同時，已將污水處理工程列為重大基建項目，減輕周邊水體污染，加強水污染防治和水環(huán)境保護，以保證水源水質(zhì)并提高城市飲水質(zhì)量。

1 污水處理方案選擇

根據(jù)當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S進水水質(zhì)特點和出水水質(zhì)要求，結(jié)合本工程地處寒冷地區(qū)的實際情況，確定本次工程采取生化+物化相結(jié)合的方式，選用具有除磷脫氮功能的二級生化處理工藝。與化學(xué)法和物理化學(xué)法相比，生物除磷脫氮技術(shù)因具有對有機物、氮和磷去除效率高、投資較低、運行費用省、污泥沉降性能好等優(yōu)點而受到污水處理界的重視，特別是近20 a來，在工藝、技術(shù)和專用設(shè)備的研究開發(fā)及工程應(yīng)用方面都得到很快的發(fā)展。生物除磷脫氮工藝能將總氮去除率提高到70%～95%，總磷去除率提高到70%～90%，一般情況下可以穩(wěn)定可靠地滿足處理要求。

2 處理方案經(jīng)濟技術(shù)比較

根據(jù)本次工程出水水質(zhì)對除氮脫磷的要求，本次工程將CASS工藝和A/A/O工藝進行了經(jīng)濟技術(shù)比較。

2.1 方案1(A/A/O工藝)

2.1.1 污水處理工藝流程

污水工藝流程為:污水→粗格柵及污水提升泵房→細格柵→旋流沉砂池→初沉池→A/A/O生物池→二沉池→消毒接觸池→污水二次提升泵房→石頭河。

2.1.2 污泥處理工藝流程

二沉池→污泥貯池→污泥濃縮脫水間→泥餅外運。

A/A/O法是既除氮又除磷的工藝，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝的一種，A/A/O工藝于70年代由美國專家在好氧除磷工藝(A/O)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，該工藝具有脫氮除磷的功能，是一種深度二級處理工藝。

該工藝在厭氧一好氧除磷工藝(A/O)中加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達到硝化脫氮的目的。

A/A/O法的可同步除磷脫氮機制由兩部分組成:①除磷，污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO＜0.3 mg/L)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩余污泥的形式提出系統(tǒng)。②脫氮段要控制DO＜0.7 mg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體(有機碳源)，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣，達到脫氮的目的。

首段厭氧池，流入原污水中P的濃度升高，溶解性有機物被微生物細胞吸收而使污水中BOD濃度下降;另外，NH3－N因細胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3－N濃度下降，但NO3－N含量沒有變化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3－N和NO2－N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5。濃度下降，NO3－N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。

在好氧池中，有機物被微生物生化降解，而繼續(xù)下降;有機氮被氧化繼而被硝化，使NH－N濃度顯著下降，但隨著硝化過程使NO－N的濃度增加，P隨著聚磷菌的過程量攝取，也以較快的速度下降。所以，A/A/O藝它可以同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過程攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NH3－N應(yīng)完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。

2.2 方案2(CASS工藝)

2.2.1 污水處理工藝流程

污水工藝流程為:污水→粗格柵及污水提升泵房→細格柵→旋流沉砂池→CASS反應(yīng)池→消毒接觸池→污水二次提升泵房→石頭河。

2.2.2 CASS工藝概述

CASS工藝即循環(huán)式活性污泥法，是在傳統(tǒng)的SBR工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)前端增加了一個生物選擇器(生物接觸池)，實現(xiàn)了連續(xù)進水、間歇排水的周期循環(huán)運行。其生物氧化作用、硝化和反硝化作用，固液分離等均在一個反應(yīng)池中進行，不僅減少曝氣池的容積，且運行操作靈活。CASS工藝的主要特征是把最初推流式的反應(yīng)條件與完全混合反應(yīng)池構(gòu)型結(jié)合起來，每一個反應(yīng)池用隔墻分成兩個區(qū)間:前部是生物選擇器，也稱預(yù)反應(yīng)區(qū);后部為主反應(yīng)區(qū)。完整的CASS工藝運行序一般可分為3個步驟:

2.2.2.1 曝氣階段

由曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池內(nèi)供氧，此時有機物經(jīng)微生物作用被生物氧化，同時污水中的氨氮經(jīng)微生物硝化作用，被氧化生成硝基氮。

2.2.2.2 沉淀階段

此時停止向反應(yīng)池內(nèi)供氧，微生物繼續(xù)利用水中的溶解氧進行生化反應(yīng)。液相主體逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變，活性污泥逐漸沉降到反應(yīng)池底部，上層水變清。

2.2.2.3 潷水階段

在沉降階段結(jié)束后，置于反應(yīng)池尾部的潷水器系統(tǒng)開始工作，排出反應(yīng)池內(nèi)上層處理水。此時液相主體逐漸過渡到厭氧狀態(tài)。在潷水過程中，由于污泥沉降于池底，濃度較大，可根據(jù)需要啟動污泥泵將剩余污泥排至貯泥池中，以保持反應(yīng)器內(nèi)一定的活性污泥濃度。潷水結(jié)束后，在進入下一個新的周期，開始曝氣。周而復(fù)始，完成對污水的處理。

2.2.3 CASS工藝的組成系統(tǒng)

2.2.3.1 預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)

CASS反應(yīng)池分預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分，兩區(qū)間在隔墻底部相通，污水首先進入生物選擇器，進行兼氧反應(yīng)，后進入主反應(yīng)區(qū)。由于污水經(jīng)分配后，同時進入所有的反應(yīng)池，故進入耐負(fù)荷沖擊能力更強。預(yù)反應(yīng)區(qū)形成了一個高負(fù)荷食料一微生物比地生物選擇區(qū)。原水在進入主反應(yīng)區(qū)前先與此區(qū)活性污泥接觸，這樣可以加速污水處理反應(yīng)效率。研究表明生物選擇區(qū)改善了污泥的沉淀性，有效抑制了污泥膨脹，并提高了營養(yǎng)物的去除。

2.2.3.2 潷水器系統(tǒng)

潷水器驅(qū)動傳動裝置安裝在水池的走道上，便于維護。

2.2.3.3 曝氣系統(tǒng)

設(shè)計了最低的動力消耗，提供高效率的曝氣系統(tǒng)。系統(tǒng)簡單而穩(wěn)定，反應(yīng)池中無需任何移動件或電氣零部件。在充分考慮曝氣系統(tǒng)壽命的節(jié)能設(shè)計使運行和檢修的費用大大降低。

2.2.4 CASS工藝特點

CASS工藝特點為:

1)投資省。

2)能承受較大幅度的流量和有機負(fù)荷沖擊。

3)占地少、投資省、運行費用低。

4)有效地控制活性污泥膨脹。

5)與傳統(tǒng)活性污泥相比，CASS系統(tǒng)產(chǎn)生較少的剩余活性污泥，因此污泥處理成本相對較低。

通過比較以及優(yōu)缺點的綜合分析，CASS工藝都優(yōu)于A/ A/O工藝。所以推薦第二方案(CASS工藝)為鶴崗市東部污水治理工程污水廠工藝處理的設(shè)計方案。

［1］ 李娟.城市污水處理工藝設(shè)計研究［D］.西安:建筑科技大學(xué)，2008.

［2］ 哈爾濱市政工程設(shè)計院.黑龍江省鶴崗市東部污水治理工程初步設(shè)計說明書［R］.哈爾濱:哈爾濱市政工程設(shè)計院，2009.