石 萍，關萬彬

(1.鶴崗市水務局，黑龍江鶴崗154101;2.哈爾濱市西泉眼水庫管理處，哈爾濱150300)

0 前言

鶴崗市是我國千萬噸以上的大煤炭工業(yè)產(chǎn)地之一，至今已有80余年的采煤歷史。目前鶴崗煤田的和平礦井核定采煤能力為1 200萬t/a。建國以來至今，鶴崗共采出煤炭5.5億t，然而，環(huán)境污染嚴重也成為城市發(fā)展的掣肘，尤其是目前城市污水未經(jīng)處理直接排入水體，嚴重污染城區(qū)環(huán)境、污染附近淺層地下水源。近年，鶴崗市在全面啟動“南興、西拓、北開、東治、中升”五大戰(zhàn)略的同時，已將污水處理工程列為重大基建項目，減輕周邊水體污染，加強水污染防治和水環(huán)境保護，以保證水源水質(zhì)并提高城市飲水質(zhì)量。

1 污水處理方案選擇

根據(jù)當?shù)匚鬯幚韽S進水水質(zhì)特點和出水水質(zhì)要求，結合本工程地處寒冷地區(qū)的實際情況，確定本次工程采取生化+物化相結合的方式，選用具有除磷脫氮功能的二級生化處理工藝。與化學法和物理化學法相比，生物除磷脫氮技術因具有對有機物、氮和磷去除效率高、投資較低、運行費用省、污泥沉降性能好等優(yōu)點而受到污水處理界的重視，特別是近20 a來，在工藝、技術和專用設備的研究開發(fā)及工程應用方面都得到很快的發(fā)展。生物除磷脫氮工藝能將總氮去除率提高到70%～95%，總磷去除率提高到70%～90%，一般情況下可以穩(wěn)定可靠地滿足處理要求。

2 處理方案經(jīng)濟技術比較

根據(jù)本次工程出水水質(zhì)對除氮脫磷的要求，本次工程將CASS工藝和A/A/O工藝進行了經(jīng)濟技術比較。

2.1 方案1(A/A/O工藝)

2.1.1 污水處理工藝流程

污水工藝流程為:污水→粗格柵及污水提升泵房→細格柵→旋流沉砂池→初沉池→A/A/O生物池→二沉池→消毒接觸池→污水二次提升泵房→石頭河。

2.1.2 污泥處理工藝流程

二沉池→污泥貯池→污泥濃縮脫水間→泥餅外運。

A/A/O法是既除氮又除磷的工藝，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝的一種，A/A/O工藝于70年代由美國專家在好氧除磷工藝(A/O)的基礎上開發(fā)出來的，該工藝具有脫氮除磷的功能，是一種深度二級處理工藝。

該工藝在厭氧一好氧除磷工藝(A/O)中加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達到硝化脫氮的目的。

A/A/O法的可同步除磷脫氮機制由兩部分組成:①除磷，污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO＜0.3 mg/L)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩余污泥的形式提出系統(tǒng)。②脫氮段要控制DO＜0.7 mg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體(有機碳源)，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣，達到脫氮的目的。

首段厭氧池，流入原污水中P的濃度升高，溶解性有機物被微生物細胞吸收而使污水中BOD濃度下降;另外，NH3－N因細胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3－N濃度下降，但NO3－N含量沒有變化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3－N和NO2－N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5。濃度下降，NO3－N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。

在好氧池中，有機物被微生物生化降解，而繼續(xù)下降;有機氮被氧化繼而被硝化，使NH－N濃度顯著下降，但隨著硝化過程使NO－N的濃度增加，P隨著聚磷菌的過程量攝取，也以較快的速度下降。所以，A/A/O藝它可以同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過程攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NH3－N應完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。

2.2 方案2(CASS工藝)

2.2.1 污水處理工藝流程

污水工藝流程為:污水→粗格柵及污水提升泵房→細格柵→旋流沉砂池→CASS反應池→消毒接觸池→污水二次提升泵房→石頭河。

2.2.2 CASS工藝概述

CASS工藝即循環(huán)式活性污泥法，是在傳統(tǒng)的SBR工藝的基礎上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)前端增加了一個生物選擇器(生物接觸池)，實現(xiàn)了連續(xù)進水、間歇排水的周期循環(huán)運行。其生物氧化作用、硝化和反硝化作用，固液分離等均在一個反應池中進行，不僅減少曝氣池的容積，且運行操作靈活。CASS工藝的主要特征是把最初推流式的反應條件與完全混合反應池構型結合起來，每一個反應池用隔墻分成兩個區(qū)間:前部是生物選擇器，也稱預反應區(qū);后部為主反應區(qū)。完整的CASS工藝運行序一般可分為3個步驟:

2.2.2.1 曝氣階段

由曝氣系統(tǒng)向反應池內(nèi)供氧，此時有機物經(jīng)微生物作用被生物氧化，同時污水中的氨氮經(jīng)微生物硝化作用，被氧化生成硝基氮。

2.2.2.2 沉淀階段

此時停止向反應池內(nèi)供氧，微生物繼續(xù)利用水中的溶解氧進行生化反應。液相主體逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變，活性污泥逐漸沉降到反應池底部，上層水變清。

2.2.2.3 潷水階段

在沉降階段結束后，置于反應池尾部的潷水器系統(tǒng)開始工作，排出反應池內(nèi)上層處理水。此時液相主體逐漸過渡到厭氧狀態(tài)。在潷水過程中，由于污泥沉降于池底，濃度較大，可根據(jù)需要啟動污泥泵將剩余污泥排至貯泥池中，以保持反應器內(nèi)一定的活性污泥濃度。潷水結束后，在進入下一個新的周期，開始曝氣。周而復始，完成對污水的處理。

2.2.3 CASS工藝的組成系統(tǒng)

2.2.3.1 預反應區(qū)和主反應區(qū)

CASS反應池分預反應區(qū)和主反應區(qū)兩部分，兩區(qū)間在隔墻底部相通，污水首先進入生物選擇器，進行兼氧反應，后進入主反應區(qū)。由于污水經(jīng)分配后，同時進入所有的反應池，故進入耐負荷沖擊能力更強。預反應區(qū)形成了一個高負荷食料一微生物比地生物選擇區(qū)。原水在進入主反應區(qū)前先與此區(qū)活性污泥接觸，這樣可以加速污水處理反應效率。研究表明生物選擇區(qū)改善了污泥的沉淀性，有效抑制了污泥膨脹，并提高了營養(yǎng)物的去除。

2.2.3.2 潷水器系統(tǒng)

潷水器驅(qū)動傳動裝置安裝在水池的走道上，便于維護。

2.2.3.3 曝氣系統(tǒng)

設計了最低的動力消耗，提供高效率的曝氣系統(tǒng)。系統(tǒng)簡單而穩(wěn)定，反應池中無需任何移動件或電氣零部件。在充分考慮曝氣系統(tǒng)壽命的節(jié)能設計使運行和檢修的費用大大降低。

2.2.4 CASS工藝特點

CASS工藝特點為:

1)投資省。

2)能承受較大幅度的流量和有機負荷沖擊。

3)占地少、投資省、運行費用低。

4)有效地控制活性污泥膨脹。

5)與傳統(tǒng)活性污泥相比，CASS系統(tǒng)產(chǎn)生較少的剩余活性污泥，因此污泥處理成本相對較低。

通過比較以及優(yōu)缺點的綜合分析，CASS工藝都優(yōu)于A/ A/O工藝。所以推薦第二方案(CASS工藝)為鶴崗市東部污水治理工程污水廠工藝處理的設計方案。

［1］ 李娟.城市污水處理工藝設計研究［D］.西安:建筑科技大學，2008.

［2］ 哈爾濱市政工程設計院.黑龍江省鶴崗市東部污水治理工程初步設計說明書［R］.哈爾濱:哈爾濱市政工程設計院，2009.