改良CASS工艺深度处理中水回用技术浅析

郑光强

临泽县住房和城乡建设局 甘肃 张掖 734200

1 改良前的基本情况

原设计处理规模近期（2015年）0.8万立方米/日，远期（2020年）1.2万立方米/日，采用循环式活性污泥法（CASS）处理工艺，尾水按一级B标准（《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）》）处理排放，项目于2011年7月开工建设，2013年7月投入运行。此后，随着临泽县的发展建设，城区污水管网覆盖率达95%以上，污水收集量远远超出了五年前建设污水处理厂是对其的预估。至2016年，日均处理污水量1.1万m³左右，峰值达1.36万m³，且进水浓度持续增长（COD平均550mg/L，氨氮平均40mg/L）；还有部分污水因无法处理分流直接排入大沙河，造成生态环境污染。鉴于以上原因，长此以往必然直接影响到出水水质稳定达标排放，导致一系列生态环境问题，所以实施提标扩容改造迫在眉睫[1]。

2 工艺选择及流程

2.1 总体改造工艺设计的原则

为了实现升级改造工程高效稳定运行、节约运行费用及工程投资和减少对现状生产的影响的目的，技术改造工程工艺必须满足以下几个原则。

2.1.1 结合污水处理厂工程现状，尽量最大利用现有构筑物，使其发挥更大效益。

2.1.2 依据进水水质与水量以及要求的出水水质，技术改造工程工艺需先进、高效、合理、经济、能稳定达标；认真总结、科学评价现有工程的运行经验及存在问题，有针对性地提出解决措施，确保本次改造工程的处理工艺更完善。

2.1.3 针对确定的出水水质的要求，复核各工段处理效率，合理选取设计参数，确保处理效果。

2.1.4 总面积布置力求紧凑、少占地。

2.1.5 结合类似工程经验，吸取其他工程不足，做到科学、合理、安全、稳定达标的要求。

2.2 总体改造工艺方案

结合上述原则，为使该项目的建设符合国家有关污染治理技术政策和处理要求，从整体优化的观念出发，紧抓提高出水水质、降低运行费用等的关键需求，通过对各类污水处理工艺的分析比选，最终确定采用改良CASS工艺深度处理中水回用技术方案。

图1 改造前工艺流程图

图2 技术改造后增加深度处理（二级出水+混凝沉淀+过滤+消毒）

本次技改的重点处理重点是在生物处理过程去除BOD5、CODcr、SS的同时，高效率地去除NH4-N、P04-3。这些项目是需要在工艺设计中重点考虑的控制因素，其余指标则只需要兼顾考虑。

技改完成后，SS 主要是靠物理方法去除（通过沉淀或过滤去除），NH3-N、TN 要靠生物处理的方法去除，而 TP 靠生物处理加物理化学方法去除，尾水实现一级A标准（《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）》）达标排放[2]。

3 技改关键技术或设计特征

该工艺采用CASS生化+高密度沉淀+反硝化滤池+二氧化氯消毒的工艺，将原水中的碳源主要用于反硝化和除磷，提高总氮、总磷去除率，实现环境综合治理，节约能源。

建立中控联网、液位监控、气动控制系统等，提高了自动控制水平。

采用了分段深度处理技术、高密沉淀和反硝化脱氮除磷技术，可以使出水稳定达标。

利用本工艺投加适量外碳源（碳源乙酸钠、食品级葡萄糖、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等药剂）和混凝剂可实现深度脱氮除磷（TN≦15mg/L，NH4+-N≦5mg/L，TP≦0.3mg/L），可实现深度脱氮除磷。

反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元，是脱氮及过滤并举的先进处理工艺。

从工程投资和运行成本两方面考虑，该项目采用加氯（投加二氧化氯（ClO2））消毒方案。

4 效益及效率分析

4.1 节水效益

该项目将收集污水经处理达标排放形成的中水，充分回用进行沙河林场林地及大沙河沿岸绿化带绿化灌溉等，节水效果日益凸显，自2018年投运以来，已累计节约绿化用水1520万m³，具体数据见下表。

表1 2018－2020年再生水利用量统计台账

4.2 节能效益

根据张掖市生态环境局监测站出具的监测报告，项目出水在历次监测中均达到的GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准要求。按年度处理污水量约529万立方米，以平均进水TN为70mg/L，TP≦8mg/L计，该污水厂每年消减总氮排放318吨，减少总磷排放40吨。该技术有明显的节能效果，吨水电耗下降8%，年节电15000Kwh。

4.3 处理效率

该项目自投运以来，污水处理效率有了明显提升（见表2），出水水质各项控制性指标均满足设计要求或优于相关规范级标准，常年稳定达标排放[3]。

表2 处理效率及出水指标

5 意见和建议

该项目通过三年的管理和运行，充分发挥了显著的作用和效益，但也有如下不足和改进之处，现提出与业界共勉，在同类型改造中加以重视，从设计环节予以解决，切实提高处理效率，从而达到最佳处理效果。

临泽县城区现状雨、污管网为合流制，雨季初期雨水量大，大量雨水通过污水管网流入污水处理厂，现状污水厂无初期雨水收集装置，初期雨水期对污水处理系统冲击较大，造成出水无法稳定达标。应同步设计调节池，用于接纳雨季雨水或突发状况下，增加水厂的抗水量变化能力，保证后续单元的稳定连续运行。

冬季最冷月进水温度低，同时生化池构筑物敞口未做密封处理，散热面积大，不利于污水保温，当进水氨氮、总氮指标高时，难以保证出水总氮稳定达标。应增设池顶盖板或污水电加热设备，对生化单元进行保温或加热处理，提高冬季处理效果。

借鉴目前污水处理厂改造工程成功实例，结合污水处理工艺、设备发展的新成果。建议将高效沉淀池改造为磁混凝沉淀池，通过添加高效可回收的磁粉，由于磁粉的比重为4.8～5.1之间，在絮凝反应过程中和絮凝有效地进行结合，所以可以有效提高絮体的比重，使絮体大而密实，可以在沉淀池中高速沉降，可以有效提高沉淀池处理效率。

进一步完善改造原有反冲洗废水池排水方式，实现增容和调蓄功效，降低瞬时大水量排水对排水管网及与处理单元的冲击。

目前，该项目污水处理产生的污泥，根据环保部门的要求，集中转运至张掖，委托第三方进行无害化处理。建议配套建设污泥无害化处理设施，实现污泥资源化利用（如：生产肥料等），增加污水厂效益收入，补充生产支出。

6 结束语

该工程投运至今，各项技术指标优良，出水水质稳定达标，运行管理简便，电耗、药耗及水耗低，运行成本较低，且处理后达标中水充分回用（用于林地灌溉、绿化灌溉），很快发挥了显著的经济及环境效益，大大减少对环境的污染，对有效改善临泽县城区及周边居住生活环境具有很大的促进作用，是值得推广应用的示范工程。