金湖污水处理厂的CASS工艺运行

2010-09-13刘惠成

环境影响评价 2010年3期

关键词：水器罗茨搅拌器

刘惠成,朱斌

(1.肇庆市广业环保有限公司,广东肇庆526300;2.淮安同方务有限公司,江苏淮安223002)

金湖污水处理厂的CASS工艺运行

刘惠成1,朱斌2

(1.肇庆市广业环保有限公司,广东肇庆526300;2.淮安同方务有限公司,江苏淮安223002)

简述金湖污水处理厂CASS工艺运行原理和实际操作管理。处理效果表明,该工艺可处理低浓度的生活污水,出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准。

CASS;生活污水;工艺

Abstract:Theoperating p rincip leof CAST craft and factic administration fo rmunicipal domestic sewage were briefly discussed.The operation results in Jinhu Waste Water Treated Plant demonstrated that this process can be treated for the low concentration domestic sewage,and the treated effluent meets the I-class criteria specified in The Exhaustion Standard of the Factory Pollutant of the Town Wastewater Treatment(GB18918-2002).

Key words:CASS;domestic sewage;p rocess

1 工程概况

近二十几年来,污水处理技术突飞猛进,各种具有除磷脱氮的新工艺如AB法、A/O、SBR工艺等,也逐渐成为污水处理工艺的主流,CASS是在SBR基础上衍生出的具有间歇运行特点的新工艺[1]。江苏淮安市金湖县污水处理厂采用CASS工艺,规划总占地面积30亩,其中一期占地20亩。厂区内工程总造价为3150万元,一期工程共铺设管网39.3 km(管径300-1000 mm),收水服务范围为主城区的生活污水及部分工业园区废水,面积范围16.2 km2,覆盖人口约16万人,2008年元月1日正式运营。该县生活污水经CASS工艺处理后,能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的一级B标准。其实际进出水质、进水标准及《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准见表1。

表1 进出水质、进水标准及城镇污水处理厂污染物排放标准 mg/L

2 工艺流程的设计

2.1 工艺流程

金湖污水处理厂一期处理量是20000 m3/d,全天24 h运行,设计流量为834 m3/h。根据当地生活污水的水量及水质特点,本工程采用了循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge System,简称 CASS工艺),分为2组共4个生化池,工艺流程见图1。

图1 金湖县城区生活污水处理厂流程图

2.2 工艺流程说明

生活污水经市政管道收集并由多级泵站输送到污水厂的集水池,污水经过格栅和旋流沉砂池进行预处理后,多数的固体垃圾和砂粒被去除,剩余的污染物被CASS池的微生物分解达标后再经过紫外线消毒,排入利农河。

应用CASS工艺处理污水会产生剩余污泥。这些剩余污泥经污泥泵流入污泥储泥池,再经螺杆泵进入带式压滤机进行污泥脱水。该厂每天大约产8 m3含水率约为80%的泥饼,即日处理万吨水每天产剩余污泥4 m3。泥饼含有丰富的氮磷等营养元素,无电镀的重金属,可作为植物有机肥。

2.3 CASS生物池主要构造

一期工程建设CASS生物池一座,分成2组共4个CASS池,各池之间不连通,每池独立连续工作。CASS生物池由厌氧反应区和好氧反应区组成。CASS工艺平面布置图如图2。

图2 CAST工艺平面布置图

每个CASS池的厌氧反应区分为两池,厌氧反应区尺寸为L×B×H=10 m×4.8 m×6.2 m。二级厌氧池和好氧反应池通过底部穿孔的隔墙相联通。每池的厌氧反应区设置2台P=1.5 kW的潜水搅拌器。

每个CASS池的好氧反应区尺寸为L×B×H=50 m×10 m×6.2 m,设计最大水深5.7 m,最小水深3.8 m,撇水高度1.9 m,平均水力停留时间15.05 h,污泥龄约 16 d,污泥负荷约为 0.09 kg BOD5/kgMLSS·d。每池设置1台q=1000 m3/h浮筒式滗水器、1台q=150 m3/h回流污泥泵、1台q=100 m3/h剩余污泥泵、1套微孔曝气盘、2台 P=7.5 kW的潜水搅拌器。同时主反应区内还设置有DO测定仪、污泥浓度(MLSS)计、超声波水位计。CASS工艺采用具有变频调节的罗茨鼓风机供气,2用1备,P=75 kW,风量:40 m3/m。

3 CASS工作周期设计及实际运行分析

3.1 CASS工艺周期设计

CASS生物池以一定的时间序列运行,运行过程包括进水-曝气、静止沉淀、排水3个阶段,不同的运行阶段的运行方式可根据需要进行调整。本工程CASS生物池每日工作24 h,分为6个工作周期,每周期工作时间为4 h,其中进水-曝气2 h,静止沉淀1 h,排水1 h。由于在不同时间进行不同的处理方式,因此CASS工艺通过PLC程序在相应的时间自动化控制CASS池的进水阀门、进气阀门和滗水器。可见,进水阀门、进气阀门和滗水器的开关都是电动控制。由于该厂的配水井到各个CASS池的出水阀门是手动控制,无电动装置,因此在曝气、静止沉淀、排水阶段都会连续且平均进水到4个CASS池,而不是4个CASS池根据时间来轮流进水。在同一时间各池的工作时序均不同,不会发生重叠,同一时间只有一个反应池滗水,自动控制及操作管理较简单,各池具体工作时序如图3。

图3 CASS工艺工作时序图(各池同时进水,曝气是2 h,周期是4 h)

3.2 CASS工艺实际运行

进水阶段:进水泵连续运行,曝气、静止沉淀、排水阶段都会连续进水,控制流量为840 m3/h。污水连续且平均流入4个CASS池,即流入每个CASS池的污水是210 m3/h。厌氧池的搅拌器因连续进水而不断运行。

曝气阶段:曝气阶段共2 h,设备运行时间和先后顺序的PLC程序设为:罗茨鼓风机曝气50 min后停止,再运行好氧区的搅拌器30 m in后停止,再运行罗茨鼓风机曝气30 min后停止,空闲10 min。污泥回流泵在曝气阶段开始时启动,连续运行110 min后停止,即静沉从空闲10 min阶段开始。微生物反复在缺氧/好氧的环境下有效抑制好氧性丝状菌生长,从而避免活性污泥膨胀[2]。曝气池的污泥浓度一般控制在M LSS=3 g/L或SV30=18%。曝气停止后,在池子中泥水混合液尚有部分残余混合能量,因此在空闲10 m in开始时,污泥颗粒利用这部分残余能量进行絮凝过程。每个水处理周期罗茨鼓风机共运行80 min,即好氧反应时间共80 min。运行时通过控制溶解氧的浓度使其从0缓慢上升到2.5 mg/L来保证硝化、反硝化及磷吸收的同步进行[3]。中控室操作员工可根据污水浓度来适当调整上述设备的运行时间,使其达标排放。

静止沉淀阶段:此时空气阀门关闭,好氧区的搅拌器和污泥回流泵等设备都停止运行。由于在沉淀阶段无水力干扰因素存在,因而可以在池子中形成有利于沉淀的条件。污泥絮体在池子中沉淀下来,并形成污泥层,污泥层不断下沉,在其上方形成上清液。当残余能量消耗完后,污泥形成一边界层,并以成层沉淀的方式进行沉淀。在沉淀开始时,污泥沉速较慢,之后逐渐增加,在污泥进入池底压缩区时,沉速又逐渐减慢。沉淀时间通常为1 h。

排水阶段:沉淀结束后就进入排水阶段,即启动滗水器,慢慢排走CAST池的上清液。滗水器的前部设有挡板,可以避免将水面可能存在的浮渣(泥)随出水一起排出。滗水器由水面最高位下降到设定的最低水位的时间一般为1 h。当将要排到最低水位时,启动剩余污泥泵,把污泥排到储泥池,进而污泥脱水。每次排泥时间为10 min左右。

排完水后,滗水器立即上升,紧接着下一个周期开始,即又开始曝气。

3.3 实际运行分析

由于进水泵连续运行且水量平均流入4个CASS池内,因此曝气的同时进水,污水流量很少,是210 m3/h。曝气的同时池内的回流污泥泵连续不断的向厌氧反应区回流污泥,回流q=150 m3/h,内回流比是71%,大于20%,因此具有较好的脱氮效果。虽然罗茨鼓风机变频器降为 30 HZ,但CASS池内溶解氧因池内有机物含量较少,随着曝气时间的延长而上升很快。曝气10min后,溶解氧是1～2 mg/L,40min后浓度特别高,是6～7 mg/L。此阶段污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转化为硝态氮。因溶解氧过高,内回流的污泥进入厌氧池,使厌氧区的DO≥1 mg/L,不利于反硝化脱氮和释放磷。因此鼓风机曝气时间不能太长,必须停止曝气。于是启动好氧区的搅拌器,使整个CASS池呈厌氧反硝化状态。反硝化时间不能太长,因此30min后,停止好氧区的搅拌器,又启动罗茨鼓风机曝气,又进行硝化和好氧吸磷反应,时间是30min。因为整个水处理周期中厌氧释磷时间是30min,好氧吸磷时间是80 min,除磷时间过短,因此磷的去除率不高。污水经过110 min的厌氧和好氧处理后,再经过沉淀后排去上清液。沉淀和滗水期间,污水依然是流入CASS池中,但因污水浓度较低、水量较少和只排去上清液,因此出水基本能达标排放。该厂的出水各项指标值均能达到排放标准,运行效果详见表1。

可见,整个水处理周期,潜水搅拌器等设备都在PLC控制下自动操作,大大减轻劳动强度,有效保证水处理达标排放。采用曝气时间为2h的CASS工艺来处理污水,厌氧和好氧时间较短,不能使高浓度的生活污水达到国家一级B标准,只能处理低浓度的污水(COD≤200 mg/L,TP≤2.5 m g/L,NH3-N≤20 mg/L)。该法只靠微生物反应,NH3-N的去除率约为80%,TP的去除率约为50%。为了使CASS池进行厌氧和好氧反应,罗茨鼓风机必须频繁自动启动和停止,因而伤害鼓风机设备。另外,离心鼓风机不具备变频功能和不能频繁启动,因此该工艺不能用离心鼓风机,而只能用罗茨鼓风机。因为污水浓度较低且经常停止鼓风机,从而节省了大量电能,所以该工艺处理污水电耗较低,大约是0.16 kWh/m3水。

4 工程经济分析

金湖县污水处理厂是以BO T形式(建设-运营-移交)管理运营的,设计一期工程日处理量是20000 m3。经营期内,政府以每吨水为0.8元支付给运营方,并根据经济通胀率而适当改变。由于该污水厂运行处理过程中不必投加药物,只靠微生物处理,因此运行费用较小,只包括电费、自来水费、污泥药剂费、污泥处置费和人工费。污水处理运行直接费用如下:(1)电费:处理每吨水耗电 0.16度,电价以0.65元/kW.h计,加上固定变压器容量费用的电费为0.126元/m3。(2)污泥药剂费:每月药耗6200元,每月出水60万t,则处理污水耗药0.01元/m3。(3)人工费:全厂管理人员共18名,平均工资1800元/月,则人工费为0.091元/m3。(4)污泥处置费:该厂把脱水后的污泥承包给环卫处,让其合法填埋。每月支付给环卫处3000元,污泥处置费是0.0054元/m3水。(5)自来水费:该厂节约用水,每天耗水10m3,单价是 3元/m3水,自来水费用是0.0015元/m3水,(6)日常维修是0.0086元/m3,(7)制造费用是0.05元/m3。生活污水运行直接费用是上述费用之和,即0.29元/m3水。