【摘 要】 本文介紹了廣東省某縣城區(qū)生活污水處理廠運(yùn)行周期的選擇，溶解氧、污泥濃度、泥齡以及排水比等主要參數(shù)的確定方法。同時(shí)對(duì)CAST工藝除磷脫氮的原理進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)分析了該工藝運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問(wèn)題以及解決的辦法。

【關(guān)鍵詞】 CAST工藝 除磷脫氮 變周期運(yùn)行 排水比

前言

廣東省某縣城區(qū)生活污水處理廠其占地面積2萬(wàn)多平方米，納污范圍為約20.3平方公里。日前，該污水處理廠已全面投入使用。廠區(qū)各個(gè)污水處理工藝池管理實(shí)現(xiàn)中控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視和電腦全自動(dòng)控制，出水口安裝24小時(shí)在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施，確保污水處理穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。每天可處理2.5萬(wàn)噸污水，基本能滿(mǎn)足縣城污水處理需求，也為該縣污染減排起到積極作用。

1 工藝流程

CAST工藝，在全國(guó)同工藝污水處理廠中規(guī)模較大，運(yùn)用較為廣泛，具有一定的代表性。下圖1為該廠污水處理工藝流程圖。

2 工藝參數(shù)確定

2.1 溶解氧的控制

CAST生物池一個(gè)處理周期主要由靜態(tài)注人、好氧注入、曝氣、沉淀、撇水這幾個(gè)階段組成。

污水處理廠鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)與溶解氧數(shù)值聯(lián)動(dòng)，并且可以在曝氣的不同時(shí)間段對(duì)溶解氧數(shù)值進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定分為最大值及最小值。當(dāng)生物池中DO值大于設(shè)定最大值后，變頻風(fēng)機(jī)首先降低頻率運(yùn)行，如DO值繼續(xù)升高，將減少鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)；當(dāng)DO值低于最小設(shè)定值以后，將增加鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，整個(gè)過(guò)程全部由PLC 自動(dòng)控制?？梢苑謩e對(duì)好氧注人、曝氣階段人工設(shè)定不同的溶解氧數(shù)值，以便于工藝調(diào)節(jié)。按照傳統(tǒng)理論曝氣溶解氧應(yīng)該控制在2～3MgL?？紤]到鼓風(fēng)機(jī)與DO值聯(lián)動(dòng)后，鼓風(fēng)機(jī)的反應(yīng)存在一定的滯后性，將曝氣DO值設(shè)定設(shè)定在2.2m g/L，這樣實(shí)際運(yùn)行下來(lái)的效果曝氣階段平均DO值在2.4左右，既滿(mǎn)足了曝氣溶解氧的需要，同時(shí)也避免了曝氣量的浪費(fèi)。

2.2 周期的選擇

為了能夠達(dá)到最佳的去除率，對(duì)不同周期的工況進(jìn)行試驗(yàn)。在控制MLSS為40mg/L左右的情況下，分別選擇4h、5h、6h三種周期的工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，三種工況的具體參數(shù)如表3。

三種工況下，分別進(jìn)行了一個(gè)月的測(cè)試，平均出水水質(zhì)及去除率見(jiàn)表4，從表4可以看出三種不同周期均可以穩(wěn)定去除各種污染物指標(biāo)，并穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

但是，工況1由于曝氣時(shí)間相對(duì)于其它工況略短，在負(fù)荷大時(shí)，曝氣較為困難，其溶解氧曲線(xiàn)大多如圖2，出水各項(xiàng)指標(biāo)雖能達(dá)標(biāo)，但比其它情況稍高，因而影響了平均出水水質(zhì)，去除率與工況2、3相比略有不如，工況2與工況3曝氣時(shí)溶解氧曲線(xiàn)大多數(shù)如圖3，曲線(xiàn)一般有2～3個(gè)波浪，相比較各項(xiàng)指標(biāo)去除率相差不多，且工況3的SS去除率較1、2略差，可能是由于曝氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致過(guò)度曝氣所致，且能耗較高。

綜合各項(xiàng)污染物去除率及能耗等因素，最終選定工況2、考慮到夏季進(jìn)水水質(zhì)淡而且水量較大，實(shí)際采用的周期為冬季5h，夏季4.67 h。

2.3 污泥濃度、泥齡及排水比的確定圖2為污水處理廠全年12個(gè)月進(jìn)水COD的進(jìn)水水質(zhì)圖。

從圖2中可以看出，該縣城生活污水處理廠一年中進(jìn)水水質(zhì)變化的趨勢(shì)，全年進(jìn)水濃度最低的時(shí)候是7月、8 月份，這是因?yàn)槲鬯幚韽S有部分雨污合流制管道，夏季雨量集中，降雨量占全年的47%。汛期在6～9月份，同時(shí)夏季也是用水高峰期，而冬季水量較少，進(jìn)水濃度則較高。經(jīng)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，污水處理廠夏季SVI 較低，冬季SVI 較高，這已經(jīng)成為了必然規(guī)律。造成的原因可能是因?yàn)橄募居晁^多，進(jìn)水中無(wú)機(jī)質(zhì)含量高所導(dǎo)致，更細(xì)致的原因還有待探討。圖3為污水處理廠一年中SVI趨勢(shì)圖，結(jié)合這一特點(diǎn)，將排水比夏季調(diào)整為35～40%，冬季28～32%。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化以及初步設(shè)計(jì)，將污泥濃度在夏季控制在3000～4000mg/L，排泥量控制在1500m3/d，生物池容積為97608m3，通過(guò)對(duì)剩余污泥濃度進(jìn)行檢測(cè)，濃度為15000mg/L，可測(cè)算泥齡為：（97608m3x3500mg/L）/（15000/15000mg /L）=15d，冬季控制在4500～5500mg/L，排泥量控制在1800m3/d，剩余污泥濃度為11500mg/L，泥齡為：（97608 m3x5000mg/L）/（1800x11500mg/L）=23d。冬季控制的污泥濃度較高，泥齡較長(zhǎng)，很好的彌補(bǔ)了水溫低、微生物活性下降所帶來(lái)的副作用，保證了各項(xiàng)出水指標(biāo)的正常達(dá)標(biāo)。

3 除磷脫氮

3.1 脫氮

傳統(tǒng)的脫氮理論認(rèn)為，硝化與反硝化反應(yīng)不能同時(shí)發(fā)生，硝化反應(yīng)在好氧條件下發(fā)生，而反硝化反應(yīng)在缺氧條件下發(fā)生，同一工藝中不能同時(shí)進(jìn)行硝化反硝化。然而，近年來(lái)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道了同步硝化反硝化現(xiàn)象（簡(jiǎn)稱(chēng)SND），尤其是有氧條件下的反硝化現(xiàn)象確實(shí)存在于各種不同的生物處理系統(tǒng)中。CAST工藝的序批式運(yùn)行為這樣的反應(yīng)條件創(chuàng)造了良好的環(huán)境。

污水處理廠鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)與溶解氧數(shù)值聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行模式使得污水廠能耗顯著降低，污水處理廠噸水能耗僅為0.21度/t。另一個(gè)好處是由于溶解氧數(shù)值在曝氣階段波動(dòng)明顯而且在進(jìn)水同時(shí)曝氣階段DO值明顯較低以及菌膠團(tuán)內(nèi)外微環(huán)境不同，更容易出現(xiàn)較大比例的局部缺氧微環(huán)境。因此，曝氣階段會(huì)出現(xiàn)一定程度的反硝化，SND現(xiàn)象在CAST工藝中會(huì)更加的明顯，從而增強(qiáng)了脫氮效果污水處理廠平均進(jìn)水TN達(dá)36.2，出水TN僅8.5，去除率高達(dá)76.5%，明顯高于一般的活性污泥法，這印證了SND現(xiàn)在在CAST工藝中的存在。

3.2 除磷

廢水中磷的有效去除，必須依賴(lài)于排泥。在厭氧段，聚磷菌利用體內(nèi)多聚磷酸鹽分解產(chǎn)能，攝取水中易降解有機(jī)物在體內(nèi)形成聚合物PHB，并釋放磷二在好氧時(shí)利用所貯存的PHB產(chǎn)生能量，以形成糖元維持生存和細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖，并過(guò)量吸磷。此時(shí)聚磷菌體內(nèi)磷含量大量超過(guò)正常細(xì)菌，系統(tǒng)正是通過(guò)排除這種富磷細(xì)菌達(dá)到除磷的目的。

CAST工藝是SBR的一個(gè)改良型工藝，在傳統(tǒng)SBR池前端增加了一個(gè)厭氧選擇池，只攪拌不曝氣。選擇池的設(shè)置和回流污泥保證了活性污泥不斷的在選擇池中經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷階段，有利于絮凝性細(xì)菌的生長(zhǎng)，有效抑制絲狀菌的生長(zhǎng)與繁殖。池中ORP值大約維持在-200mv～-30mv，同時(shí)CAST池進(jìn)水不曝氣期間，好氧速率高，DO迅速下降，反硝化作用使得NOX一N減少，基質(zhì)濃度較高，也有利于磷的釋放，這正是除磷的理想條件2由于有很好的釋磷效果，保證了在好氧段對(duì)磷的超量攝取，因而CAST工藝擁有較好的除磷作用。污水處理廠進(jìn)水平均進(jìn)水TP為4.12m/L，出水平均TP為0.45m/L，去除率達(dá)到89.1%。

4 運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題

污水廠在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)生化池由于采用撇水器排水，生物池池面浮渣被浮筒擋住造成積壓，雖不影響出水水質(zhì)，但嚴(yán)重影響視覺(jué)感觀，為了從源頭解決這個(gè)問(wèn)題，必須縮小細(xì)格柵的間距，減少進(jìn)人生化池的浮渣量，現(xiàn)配置的6mm間距細(xì)格柵已不能滿(mǎn)足要求，在后續(xù)的提標(biāo)改造中必須重新配置除渣效果更好的格柵。污水廠每個(gè)運(yùn)行模塊對(duì)應(yīng)2 組生化池，兩池底部相通，運(yùn)行質(zhì)態(tài)一樣。一期每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)配置4臺(tái)撇水器，采用撇停交替的撇水模式，二期每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)配置2臺(tái)撇水器，采用變頻器控制頻率連續(xù)撇水模式。無(wú)論哪種撇水模式對(duì)撇水器的撇水速度平衡要求都很高，如不及時(shí)調(diào)整撇水器平衡，撇水速度快的一側(cè)活性污泥濃度、沉降比會(huì)明顯高于另一側(cè)，造成曝氣不平衡，處理效果不一樣，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)谄菜畷r(shí)跑泥造成出水超標(biāo)。同時(shí)撇水器的撇水速度也不宜過(guò)快或過(guò)慢，過(guò)快會(huì)造成撇水器浸沒(méi)在池中，形成紊流使池底活性污泥擾動(dòng)影響出水，過(guò)慢會(huì)造成實(shí)際處理能力下降，影響設(shè)施功效。在設(shè)計(jì)CAST工藝污水廠時(shí)撇水器的選型必須得到高度重視。

5 結(jié)論

（l）CAST工藝運(yùn)行靈活，除了調(diào)整污泥濃度、溶解氧、泥齡等常用方法外，還可以通過(guò)改變周期、排水比等CAST工藝特有的方式來(lái)適應(yīng)不同進(jìn)水負(fù)荷的變化。

（2）在CAST工藝中存在著明顯的同步硝化反硝化過(guò)程，曝氣過(guò)程中NH3一N下降的同時(shí)，TN也在同步下降。

（3） 冬季水溫低對(duì)硝化反應(yīng)不利，應(yīng)采用增加污泥濃度、延長(zhǎng)泥齡、增加曝氣強(qiáng)度的方法來(lái)應(yīng)對(duì)。同時(shí)必須抓好水源控制，在冬季微生物活性較差時(shí)忌受高負(fù)荷沖擊。