改良CASS工藝深度處理中水回用技術(shù)淺析

鄭光強(qiáng)

臨澤縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局 甘肅 張掖 734200

1 改良前的基本情況

原設(shè)計處理規(guī)模近期（2015年）0.8萬立方米/日，遠(yuǎn)期（2020年）1.2萬立方米/日，采用循環(huán)式活性污泥法（CASS）處理工藝，尾水按一級B標(biāo)準(zhǔn)（《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918－2002）》）處理排放，項目于2011年7月開工建設(shè)，2013年7月投入運(yùn)行。此后，隨著臨澤縣的發(fā)展建設(shè)，城區(qū)污水管網(wǎng)覆蓋率達(dá)95%以上，污水收集量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了五年前建設(shè)污水處理廠是對其的預(yù)估。至2016年，日均處理污水量1.1萬m3左右，峰值達(dá)1.36萬m3，且進(jìn)水濃度持續(xù)增長（COD平均550mg/L，氨氮平均40mg/L）；還有部分污水因無法處理分流直接排入大沙河，造成生態(tài)環(huán)境污染。鑒于以上原因，長此以往必然直接影響到出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題，所以實(shí)施提標(biāo)擴(kuò)容改造迫在眉睫[1]。

2 工藝選擇及流程

2.1 總體改造工藝設(shè)計的原則

為了實(shí)現(xiàn)升級改造工程高效穩(wěn)定運(yùn)行、節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用及工程投資和減少對現(xiàn)狀生產(chǎn)的影響的目的，技術(shù)改造工程工藝必須滿足以下幾個原則。

2.1.1 結(jié)合污水處理廠工程現(xiàn)狀，盡量最大利用現(xiàn)有構(gòu)筑物，使其發(fā)揮更大效益。

2.1.2 依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)與水量以及要求的出水水質(zhì)，技術(shù)改造工程工藝需先進(jìn)、高效、合理、經(jīng)濟(jì)、能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；認(rèn)真總結(jié)、科學(xué)評價現(xiàn)有工程的運(yùn)行經(jīng)驗及存在問題，有針對性地提出解決措施，確保本次改造工程的處理工藝更完善。

2.1.3 針對確定的出水水質(zhì)的要求，復(fù)核各工段處理效率，合理選取設(shè)計參數(shù)，確保處理效果。

2.1.4 總面積布置力求緊湊、少占地。

2.1.5 結(jié)合類似工程經(jīng)驗，吸取其他工程不足，做到科學(xué)、合理、安全、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的要求。

2.2 總體改造工藝方案

結(jié)合上述原則，為使該項目的建設(shè)符合國家有關(guān)污染治理技術(shù)政策和處理要求，從整體優(yōu)化的觀念出發(fā)，緊抓提高出水水質(zhì)、降低運(yùn)行費(fèi)用等的關(guān)鍵需求，通過對各類污水處理工藝的分析比選，最終確定采用改良CASS工藝深度處理中水回用技術(shù)方案。

圖1 改造前工藝流程圖

圖2 技術(shù)改造后增加深度處理（二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒）

本次技改的重點(diǎn)處理重點(diǎn)是在生物處理過程去除BOD5、CODcr、SS的同時，高效率地去除NH4-N、P04-3。這些項目是需要在工藝設(shè)計中重點(diǎn)考慮的控制因素，其余指標(biāo)則只需要兼顧考慮。

技改完成后，SS 主要是靠物理方法去除（通過沉淀或過濾去除），NH3-N、TN 要靠生物處理的方法去除，而 TP 靠生物處理加物理化學(xué)方法去除，尾水實(shí)現(xiàn)一級A標(biāo)準(zhǔn)（《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918－2002）》）達(dá)標(biāo)排放[2]。

3 技改關(guān)鍵技術(shù)或設(shè)計特征

該工藝采用CASS生化+高密度沉淀+反硝化濾池+二氧化氯消毒的工藝，將原水中的碳源主要用于反硝化和除磷，提高總氮、總磷去除率，實(shí)現(xiàn)環(huán)境綜合治理，節(jié)約能源。

建立中控聯(lián)網(wǎng)、液位監(jiān)控、氣動控制系統(tǒng)等，提高了自動控制水平。

采用了分段深度處理技術(shù)、高密沉淀和反硝化脫氮除磷技術(shù)，可以使出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

利用本工藝投加適量外碳源（碳源乙酸鈉、食品級葡萄糖、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等藥劑）和混凝劑可實(shí)現(xiàn)深度脫氮除磷（TN≦15mg/L，NH4+-N≦5mg/L，TP≦0.3mg/L），可實(shí)現(xiàn)深度脫氮除磷。

反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，是脫氮及過濾并舉的先進(jìn)處理工藝。

從工程投資和運(yùn)行成本兩方面考慮，該項目采用加氯（投加二氧化氯（ClO2））消毒方案。

4 效益及效率分析

4.1 節(jié)水效益

該項目將收集污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)排放形成的中水，充分回用進(jìn)行沙河林場林地及大沙河沿岸綠化帶綠化灌溉等，節(jié)水效果日益凸顯，自2018年投運(yùn)以來，已累計節(jié)約綠化用水1520萬m3，具體數(shù)據(jù)見下表。

表1 2018－2020年再生水利用量統(tǒng)計臺賬

4.2 節(jié)能效益

根據(jù)張掖市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)測站出具的監(jiān)測報告，項目出水在歷次監(jiān)測中均達(dá)到的GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)要求。按年度處理污水量約529萬立方米，以平均進(jìn)水TN為70mg/L，TP≦8mg/L計，該污水廠每年消減總氮排放318噸，減少總磷排放40噸。該技術(shù)有明顯的節(jié)能效果，噸水電耗下降8%，年節(jié)電15000Kwh。

4.3 處理效率

該項目自投運(yùn)以來，污水處理效率有了明顯提升（見表2），出水水質(zhì)各項控制性指標(biāo)均滿足設(shè)計要求或優(yōu)于相關(guān)規(guī)范級標(biāo)準(zhǔn)，常年穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放[3]。

表2 處理效率及出水指標(biāo)

5 意見和建議

該項目通過三年的管理和運(yùn)行，充分發(fā)揮了顯著的作用和效益，但也有如下不足和改進(jìn)之處，現(xiàn)提出與業(yè)界共勉，在同類型改造中加以重視，從設(shè)計環(huán)節(jié)予以解決，切實(shí)提高處理效率，從而達(dá)到最佳處理效果。

臨澤縣城區(qū)現(xiàn)狀雨、污管網(wǎng)為合流制，雨季初期雨水量大，大量雨水通過污水管網(wǎng)流入污水處理廠，現(xiàn)狀污水廠無初期雨水收集裝置，初期雨水期對污水處理系統(tǒng)沖擊較大，造成出水無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。應(yīng)同步設(shè)計調(diào)節(jié)池，用于接納雨季雨水或突發(fā)狀況下，增加水廠的抗水量變化能力，保證后續(xù)單元的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。

冬季最冷月進(jìn)水溫度低，同時生化池構(gòu)筑物敞口未做密封處理，散熱面積大，不利于污水保溫，當(dāng)進(jìn)水氨氮、總氮指標(biāo)高時，難以保證出水總氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。應(yīng)增設(shè)池頂蓋板或污水電加熱設(shè)備，對生化單元進(jìn)行保溫或加熱處理，提高冬季處理效果。

借鑒目前污水處理廠改造工程成功實(shí)例，結(jié)合污水處理工藝、設(shè)備發(fā)展的新成果。建議將高效沉淀池改造為磁混凝沉淀池，通過添加高效可回收的磁粉，由于磁粉的比重為4.8～5.1之間，在絮凝反應(yīng)過程中和絮凝有效地進(jìn)行結(jié)合，所以可以有效提高絮體的比重，使絮體大而密實(shí)，可以在沉淀池中高速沉降，可以有效提高沉淀池處理效率。

進(jìn)一步完善改造原有反沖洗廢水池排水方式，實(shí)現(xiàn)增容和調(diào)蓄功效，降低瞬時大水量排水對排水管網(wǎng)及與處理單元的沖擊。

目前，該項目污水處理產(chǎn)生的污泥，根據(jù)環(huán)保部門的要求，集中轉(zhuǎn)運(yùn)至張掖，委托第三方進(jìn)行無害化處理。建議配套建設(shè)污泥無害化處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用（如：生產(chǎn)肥料等），增加污水廠效益收入，補(bǔ)充生產(chǎn)支出。

6 結(jié)束語

該工程投運(yùn)至今，各項技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，運(yùn)行管理簡便，電耗、藥耗及水耗低，運(yùn)行成本較低，且處理后達(dá)標(biāo)中水充分回用（用于林地灌溉、綠化灌溉），很快發(fā)揮了顯著的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益，大大減少對環(huán)境的污染，對有效改善臨澤縣城區(qū)及周邊居住生活環(huán)境具有很大的促進(jìn)作用，是值得推廣應(yīng)用的示范工程。