哈尔滨群力污水处理厂工艺调试及优化调整

刘 莉， 代纯伟

(1.哈尔滨市环境监察支队，哈尔滨 150076;2.哈尔滨康达环保投资公司，哈尔滨 150070)

哈尔滨群力污水处理厂工艺调试及优化调整

刘 莉1， 代纯伟2

(1.哈尔滨市环境监察支队，哈尔滨 150076;2.哈尔滨康达环保投资公司，哈尔滨 150070)

针对哈尔滨群力污水处理厂进水成分复杂，水质波动大等特点，通过调整曝气时间、污泥负荷、充水比、反硝化时间等，优化调整CASS工艺参数。试运行结果表明:该污水处理厂按进水0.5 h、曝气2.5 h、静沉1.5 h、滗水1.5 h的方式运行，MLSS控制在7 000 mg/L左右时，CASS工艺能稳定运行，且CODCr去除率达87.5%，BOD5去除率达80.4%，氨氮去除率达97.83%，TN去除率达86.21%，TP去除率达89.36%，SS去除率达97.14%。各项水质指标均能达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B的标准。

污水处理;CASS工艺;调试

Abstract:Aimed at addressing more complicated components and greater fluctuation in water quality in Harbin Qunli Wastewater Treatment Plant，this paper discusses the application of CASS process for treating the wastewater of Qunli WWTP，by adjusting the aeration time，sludge loading，water-filled ratio and denitrification time to improve the system stable running.The results show that，in the presence of the filing time of 0.5 h，aeration time of 2.5 h，setting time of 1.5 h ，decanting time of 1.5 h，and MLSS of about 7 000 mg/L，the plant remains in stable operation，with the removal ratios of 87.5%，80.4%，97.83%，86.21%，89.36%，97.14%respectively in CODCr，BOD5，NH+4－N，TN，TP and SS，up to the requirement of the standard of level B in classⅠof Discharge Standard of Pollution for Municipal Wastewater Treatment Plant(GB 18918—2002).

Key words:wastewater treatment;CASS process;commissioning

哈尔滨群力污水处理厂工程是国家节能减排工作中松花江水污染治理和哈尔滨市三沟一河整治的重点项目之一，是哈尔滨何家沟综合整治工程的重要组成部分，主要处理何家沟流域的污水。处理厂位于哈尔滨城市西北角，处于松花江与何家沟交汇处。该项目建成投产后，将极大地降低何家沟向松花江排放的废水污染物总量，也将改善松花江哈尔滨段水质。

流入该污水处理厂的污水成分较为复杂，除了城市生活污水外，还包括了食品加工、制药、电镀、电池等行业的废水。污水处理厂采用CASS工艺，CASS池占地面积12.5 hm2，加盖全封闭并采用除臭系统，首期建设规模为15×104m3/d，项目总投资3亿余元，厂区主要污水处理设备及检测设备均为德国、加拿大、丹麦、美国等进口产品。

污水处理厂从2011年7月份开始试运行，经过2个多月的优化调整，成功地实现了CASS工艺活性污泥培养［1］和工艺系统调试。

1 工艺参数与分析方法

1.1 工艺流程及设计参数

哈尔滨群力污水处理厂工艺流程如图1所示。

图1 污水处理厂的工艺流程Fig.1 Technological process of wastewater treatment plant

该污水处理厂首期工程共修建24个CASS池，分为三个系列。每个反应池依次运行进水、进水曝气、曝气、静沉、滗水五个阶段，每4个CASS池为一个控制单元，运行时序依次错开，实现连续进水连续出水。

CASS池［2］前段设置生物选择区，通过回流泵将主反应区的污泥回流至选择区与进水充分混合，利用菌胶团对污染物进行吸附，形成高负荷区，抑制污泥的膨胀，同时为聚磷菌对磷的释放创造条件。在厌氧区内，被吸附的有机物发生水解，微生物利用进水中的碳源进行反硝化反应，从而降低硝态氮的浓度，且进一步促进磷的释放［3］。在主反应区通过控制溶解氧、曝气时间、污泥质量浓度、泥龄等工艺参数，实现对化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、生化需氧量(BOD)、总磷(TP)及总氮(TN)的去除。CASS末端设有一托二的滗水器，两台剩余污泥泵。污水处理厂主要设计参数见表1。

1.2 进出水水质参数及分析方法

群力污水处理厂的进水包括了城市生活污水和众多的工业废水，成份复杂，水质波动大。根据哈尔滨北方水环境检测有限公司的监测数据，该厂进水CODCr质量浓度约为300 mg/L;BOD5质量浓度小于100 mg/L;B/C约为0.3，最低仅0.23，可生化性较低;TN质量浓度最高值大于100 mg/L，平均值达82 mg/L;氨氮质量浓度平均值约为53 mg/L;TP质量浓度均值为4 mg/L;硫化物质量浓度高达50 mg/L，远高于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 B标准的1 mg/L;汞含量约为0.002 mg/L。该监测数据表明群力污水处理厂的进水可生化性较差，氨氮和有毒物质含量较高，对生化工艺的运行影响较大。

表1 CASS池的主要设计参数Table 1 Main design parameters of CASS

该污水处理厂设计出水水质执行GB 18918—2002中的一级B标准，设计进出水水质见表2。

表2 设计进出水水质参数Table 2 Design parameters of water quality of inflow-outflow mg/L

各指标的分析测试方法［4］见表3。

表3 常规污染物分析测试方法Table 3 Analytical method of conventional pollutants

2 运行调试结果与分析

2.1 污泥的接种与驯化

群力污水处理厂于2011年7月12日开始试运行，采用污泥培养驯化同步进行的方式。引入文昌、太平污水处理厂及少量哈药总厂的脱水污泥(含水率为80%)共1 200 t进行接种培养。采用边进水边投加污泥的方式，污泥直接投入CASS池的厌氧区，每个池的投加量为50 t。然后开启搅拌器、内回流泵、好氧区曝气，同时污泥在厌氧区闷曝24 h。闷曝后的CASS池污泥质量浓度为3 000 mg/L，每天按进水1.5 h，曝气8 h，静沉1.5 h，滗水1 h的方式运行两个周期，运行3 d后污泥质量浓度达到3 200 mg/L。将运行时间调整为8 h一个周期，少量排泥，运行2 d后污泥质量浓度达到3 500 mg/L。将运行时间调整为6 h一个周期，运行参数按设计控制。

分析原污泥系统的生物相，结果表明，在接种培养开始的前4 d，镜检中生物种类丰富，生物数量随着培养时间的延长而减少，当运行时间调整为6 h一个周期时，CASS池内 SV30为 20.5%，MLSS为4 224 mg/L，DO为2.0～3.5 mg/L，且镜检生物相中发现有楯纤虫、钟虫、累枝虫、偶见漫游虫和轮虫，说明活性污泥接种培养以及驯化基本完成。

系统稳定运行后除BOD外其他指标均未达到要求，出水COD质量浓度为100 mg/L，SS质量浓度为40 mg/L，氨氮质量浓度为25 mg/L，TP质量浓度为1.5 mg/L，TN质量浓度为40 mg/L。

2.2 BOD的质量浓度变化

系统稳定运行后的进出水BOD质量浓度变化见图2。

图2 进出水中BOD的质量浓度变化Fig.2 Concentration change of BOD of inflow-outflow

运行结果显示，BOD的去除效果很好，出水中BOD的质量浓度低于20 mg/L，去除率为80.4%，达到了GB 18918—2002一级B标准。

2.3 氨氮的质量浓度变化

对出水中氨氮的质量浓度进行调整，当CASS池内的MLSS达到4 000 mg/L时提高曝气量到5.0 mg/L，出水氨氮质量浓度为23.61 mg/L，其去除率仅为50%，效果并不明显。分别对24个CASS池进行分析，结果表明，部分CASS池出水氨氮质量浓度较高，其可能原因是CASS池的泥龄较短，故采取暂停排泥、延长泥龄的调整方式，待硝化效果转好再排泥。调试过程中氨氮的质量浓度变化情况见图3。

图3 进出水中氨氮的质量浓度变化Fig.3 Concentration change of NH4+－N of inflow-outflow

经过4 d的调试后，出水中的氨氮质量浓度基本稳定在1.0 mg/L左右，其去除率达到97.83%，故延长CASS池的污泥龄，能有效促进硝化作用，提高氨氮的降解率，使出水中氨氮的质量浓度达到GB 18918—2002一级B标准。

2.4 COD和SS的质量浓度变化

出水的COD较高，其可能原因是:第一，CASS池的出水中含有大量的微生物，新生的微生物不能和菌胶团絮凝，同时，大量的新生微生物的流失会导致SS的质量浓度升高;第二，污泥活性较差，其中MLSS为4 224 mg/L，而MLVSS为1 141 mg/L，VSS/MLSS约为0.27。通过分析后，考虑采取如下措施:

(1)提高CASS池内的有效微生物量，MLSS由4 000 mg/L提高到8 000 mg/L，使VSS增加一倍，同时调整CASS池工作的时序:进水0.5 h、曝气3 h、静沉1 h、滗水1.5 h，以提高CASS池的工作效率。此外，在保证处理量不变的情况下，调整充水比为0.185，提高CASS池的有效容积，降低池内负荷，提高对来水的抗冲击能力。

(2)由于进水的BOD较低，SS较高，为了降低SS的质量浓度，使出水水质达标，考虑采用多个平流沉淀池同时运行的方式，但增设的平流式沉淀池太多，会导致CASS池的营养物质含量降低，活性污泥灰分升高。经计算，开设6座平流式沉淀池，以化粪池污液作为外部碳源进行投加，提高活性污泥的活性。

系统经过稳定运行后，进出水COD及SS质量浓度变化曲线见图4、5。

图4 进出水中COD质量浓度变化Fig.4 Concentration change of COD of inflow-outflow

图5 进出水中SS质量浓度变化Fig.5 Concentration change of SS of inflow-outflow

当负荷控制为 0.016 kg/(kg·d)、MLSS、SV30和泥龄设计参数分别为7 000 mg/L、30%和35 d时，经过半个月的稳定运行后活性污泥的絮凝体较大，其吸附性能和沉降性较好，对水中的污染物去除能力较高，且出水较为澄清，COD质量浓度低于60 mg/L，去除率为87.5%，SS质量浓度低于20 mg/L，去除率达97.14%，均达到GB 18918—2002一级B标准。

2.5 TN的质量浓度变化

TN是出水水质考核的重要指标之一，在试运行过程中发现脱氮效果不好，总氮的去除率较低，仅为40%。调整CASS池工作的时序，减少曝气时间至2.5 h，设置后置反硝化，时间为0.5 h。这样，在厌氧区和曝气区分别形成了一次反硝化，即在一个处理周期内形成两次反硝化:前置反硝化和后置反硝化，提高了TN的去除率。调整后的出水TN的变化曲线如图6所示。

经过调整后运行5 d，出水中TN的质量浓度低于20 mg/L，去除率为86.21%，达到 GB 18918—2002一级B标准。

2.6 TP的质量浓度变化

出水TP也在COD和SS达标后通过一段时间的稳定运行，每天以剩余污泥的定量排放形式使其小于1.0 mg/L，运行7 d后各项出水指标均达到国家一级B标准，去除率为89.36%，标志着群力污水处理厂调试结束。

图6 进出水中TN的质量浓度变化Fig.6 Concentration change of TN of inflow-outflow

3结论

(1)经过2个多月的调试运行，群力污水处理厂按进水0.5 h、曝气2.5 h、静沉1.5 h、滗水1.5 h的方式运行，MLSS控制在7 000 mg/L左右，出水效果较好，运行比较稳定。

(2)工程运行结果表明，CASS工艺能有效处理群力污水处理厂的污水，其中，CODCr去除率达87.5%，BOD去除率达 80.4%，氨氮去除率达97.83%，TN去除率达 86.21%，TP去除率达89.36%，SS去除率达97.14%。各项水质指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B的标准，表明哈尔滨群力污水处理厂工艺调试及优化调整成功。

［1］ 戴维良，程晓波，林 哲，等.上海市竹园第二污水处理厂的启动及污泥培养驯化［J］.中国给水排水，2009，25(4):92－95.

［2］ 甘冠雄，彭永臻，桂丽娟，等.CASS工艺改造与强化脱氮研究［J］.中国给水排水，2011(19):68－71.

［3］ 邹嘉乐，张胜海，戚敏捷，等.湛江霞山污水处理厂CAST工艺的启动及调试［J］.中国给水排水，2011(14):98－101，104.

［4］ 魏复盛.水和废水监测分析方法［M］.4版.北京:中国环境科学出版社，2002.

［5］ 马 放，杨基先，魏 利，等.环境微生物图谱［M］.北京:中国环境科学出版社，2011.

［6］ 韩洪军.废水处理构筑物设计与计算［M］.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2002.

［7］ 张自杰.废水处理理论与设计［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

(编辑 荀海鑫)

Start-up and optimization of CAST process in Harbin Qunli WWTP

LIU Li1，DAI Chunwei2
(1.Harbin Environmental Monitoring Detachment，Harbin 150076，China;2.Harbin Kangda Environment Protection Investment Co.Ltd.，Harbin 150070，China)

X703

A

1671－0118(2011)05－0364－04

2011－09－15

刘 莉(1964－)，女，黑龙江省哈尔滨人，研究方向:膜处理应用，E-mail:queenliuli@163.com。