循環(huán)式活性污泥法(CyclicActivatedSludgeSystem,簡稱CASS)是在SBR基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型污水生物處理工藝。該方法最早是美國川森維柔廢水處理公司于1975年研究成功并推廣應(yīng)用的廢水處理新技術(shù)專利,目前在美國、加拿大、澳大利亞等國270多個污水處理廠應(yīng)用,其中城鎮(zhèn)污水處理廠200多家,工業(yè)廢水處理廠70多家。

CASS工藝集曝氣與沉淀于同一池內(nèi),取消了常規(guī)活性污泥法的一沉池和二沉池。工作過程分為曝氣、沉淀和排水三個階段,運行中可根據(jù)進水水質(zhì)和排放標準控制運行參數(shù),如有機負荷、工作周期、水力停留時間等,通過調(diào)整這些參數(shù)使污水處理廠在滿足出水水質(zhì)要求的條件下降低運行成本。

1工程設(shè)計

1.1污水處理廠概況

北京航天城污水處理廠是為北京航天工程服務(wù)的,根據(jù)北京航天工程環(huán)境評價報告書所列數(shù)據(jù),污水處理廠隨航天工程的發(fā)展分二期建設(shè),設(shè)計處理能力為7200m3/d,一期工程污水量為3600m3/d,主要包括工業(yè)廢水、生活污水和門診部污水,各自所占比例為1810%、8115%、015%,因此其污水主要是生活污水,污染物包括有機物、懸浮物和油類等。設(shè)計進、出水水質(zhì)及排放標準(北京市水污染物排放二級標準)見表1。

1.2污水處理工藝

1.2.1工藝流程在北京航天城污水處理廠設(shè)計中采用CASS工藝,其流程如圖1所示。

1.2.2主要構(gòu)筑物、設(shè)備及其參數(shù)

污水處理廠主要構(gòu)筑物及設(shè)備示于表2。

工程設(shè)計參數(shù)是依據(jù)實驗室模擬試驗結(jié)果確定的:BOD污泥負荷為0111kgBOD/(kgMLSS?d);CASS池的運行周期為4h,其中曝氣2h,采用連續(xù)進水,周期循環(huán)延時曝氣法;整個CASS池容積2880m3,長度方向分主反應(yīng)區(qū)和預(yù)反應(yīng)區(qū),其長度分別為19125m和3175m,寬度方向分4格,每格可獨立運行,池深5m,有效水深415m(污泥區(qū)高113m,緩沖區(qū)高117m),活性污泥界面以上最小水深為1134m,每周期排水比約為1/3。CASS反應(yīng)池構(gòu)造簡圖示于圖2。

水下曝氣機由潛水泵和射流器組成,充氧量610～710kg/h,服務(wù)面積50m2/臺(有效水深5m),射流器電機功率515kW/臺。

1.3污水處理廠平面設(shè)計

污水處理廠分二期建設(shè),總用地0172hm2,設(shè)計時考慮遠、近期結(jié)合,占地面積盡可能小。其平面規(guī)劃按規(guī)范進行,綠化率為47%,環(huán)形道路,污水與污泥處理兼顧,常規(guī)分析化驗儀器完備(見圖3)。

2、污水處理廠的調(diào)試運行

2.1污水處理廠調(diào)試

設(shè)備安裝完工后,按單體調(diào)試、局部聯(lián)合調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)合試運轉(zhuǎn)三個步驟進行。聯(lián)調(diào)的主要工作包括按圖紙檢查各構(gòu)筑物的施工質(zhì)量;各機械設(shè)備、儀表、閥件是否滿足設(shè)計或污水處理廠生產(chǎn)工藝要求;各處理單元及連接管段流量的匹配情況;自動控制系統(tǒng)是否靈敏可靠;檢查設(shè)備有無異常震動和噪音;對調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題及時解決,系統(tǒng)工作正常后進入污泥培養(yǎng)、馴化階段。

污水處理廠的污泥培養(yǎng)采用接種培養(yǎng)法,具體是在CASS池中加入其他污水處理廠濃縮脫水后的污泥,悶曝24h,以后每天排出部分上清液并加入新的污水,逐步加大負荷,此階段不排泥。培養(yǎng)期間通過鏡檢觀察CASS池中微生物相的變化,同時進行進、出水水質(zhì)及活性污泥性能指標的測定(包括COD、BOD5、pH、DO、SV、MLSS、SVI等)。隨著培養(yǎng)時間的增加,觀測到污泥中有大量活躍的原生動物(如鐘蟲)和少量的后生動物(如輪蟲),此時SVI=80～100,SV=18%～20%,MLSS=1200～1800mg/L,表明活性污泥培養(yǎng)基本成功。此階段完成后,即進入污水廠全面試運行階段。

2.2污水廠試運行

污水廠試運行是指在滿負荷進水條件下,摸索、優(yōu)化運行控制參數(shù),取得最佳的去除效果,為今后長期穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。此階段大致包括潷水器控制參數(shù)的確定,CASS池運行周期及每個周期內(nèi)曝氣、沉淀、排水、時延時間的分配,污泥脫水過程中混凝劑的投加量等,并以控制系統(tǒng)為核心全面檢驗污水處理系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性及處理效果。

2.2.1潷水器控制參數(shù)的確定

潷水器的特點是程序工作制,它可依據(jù)進、出水水質(zhì)變化來調(diào)整工作程序,保證出水效果。調(diào)試工作主要是根據(jù)進、出水水質(zhì)來探索潷水器的排水時間、最佳下降速度與潷水速度的分配以及排水結(jié)束后潷水器的上升時間(時延階段)等。潷水器開始工作時,首先由原始位置下降到水面上,然后隨水面緩慢下降,下降過程為:下降10s,停止30s,再下降10s,停止30s……直至設(shè)計排水最低水位。潷水器上升過程是由低水位連續(xù)升至最高位置(即原始位置),上升時間通過調(diào)試摸索確定,并設(shè)計有限位開關(guān),保證潷水器在安全行程內(nèi)工作。

2.2.2CASS池運行周期的確定

根據(jù)實驗室小試結(jié)果,原設(shè)計的CASS池運行周期是4h,其中曝氣2h,沉淀1h,排水1h。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)原水濃度比設(shè)計參數(shù)偏低,有必要根據(jù)實際廢水情況來確定運行周期,根據(jù)進、出水水質(zhì)指標調(diào)整周期中各階段時間的分配。實際運行周期仍為4h,其中曝氣115h,沉淀1h,排水1h,時延015h,這樣在保證出水水質(zhì)的情況下節(jié)省了能耗。

2.2.3運行結(jié)果

從每天監(jiān)測的水質(zhì)情況看,CASS工藝經(jīng)過上述各階段的調(diào)試和試運行,取得了良好效果。運行能耗合計0127元/(m3?d),實際運行進、出水水質(zhì)如表3所示。

3、結(jié)果討論

3.1CASS池運行情況

CASS反應(yīng)器的進水端設(shè)置一擋板以防止進水短路,同時把反應(yīng)池分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū),其中預(yù)反應(yīng)區(qū)在防止污泥膨脹、保持良好出水水質(zhì)、提高基質(zhì)降解速率方面起著重要的作用。

污水連續(xù)進入預(yù)反應(yīng)區(qū),首先與其中的污泥充分混合,使基質(zhì)濃度較高,抑制絲狀菌的優(yōu)勢生長。在沉淀和排水期間,由于污水從預(yù)反應(yīng)區(qū)緩慢進入主反應(yīng)區(qū)下部,水流呈層流狀,不會擾動池中各水層,保證了出水水質(zhì)。在曝氣階段,CASS池內(nèi)污水隨著時間的延長,基質(zhì)濃度由高到低,生化反應(yīng)推動力大,因此,反應(yīng)速率和去除有機物效率較高。

3.2簡單易行的自控系統(tǒng)

根據(jù)我國的實際情況,本工程采用的自動控制系統(tǒng)為可編程控制器(PLC),在控制室內(nèi)的模擬屏上可以對目前的運行情況一目了然,并可根據(jù)當前的液位指示綜合控制各部件的運行,主要控制參數(shù)有水量、CASS池曝氣時間、沉淀時間、排水時間等等。簡單易行的控制系統(tǒng)可以節(jié)省勞動力,方便操作,同時又不需要昂貴的監(jiān)測儀器,減少了人力和物力投入,符合我國國情,是一種值得推廣的自動化控制模式。

3.3曝氣裝置

采用自吸式射流曝氣器代替?zhèn)鹘y(tǒng)鼓風機曝氣,消除了噪音污染,結(jié)構(gòu)簡單,易于維護管理,充氧能力強,動力效率高,還可根據(jù)進、出水情況和水中溶解氧濃度開啟不同的臺數(shù),在保證處理效果的條件下達到經(jīng)濟運行的目的。

3.4潷水裝置

在航天城的污水處理工程中采用自行研制的新型潷水裝置,其特點是按設(shè)置的程序工作,開始排水時,潷水器的下降速度與水面的下降速度基本相同,不會擾動已沉淀的污泥層,池子上部上清液通過潷水器的堰式裝置排至排水井。該新型裝置的應(yīng)用,解決了CASS工藝應(yīng)用中關(guān)鍵設(shè)備依靠外國進口的問題,為國家節(jié)省了外匯,為CASS工藝在我國推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

3.5CASS工藝的優(yōu)點

與傳統(tǒng)活性污泥法相比,CASS工藝具有占地少、投資省、管理運行方便、處理效率高等優(yōu)點,其投資比較示于表4(以Q=7200m3/d為例)。

來源:《中國給水排水》  作者:侯瑞琴等 

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