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循环式活性污泥法污水处理厂的设计及运行

阅读:1166发布时间:2007-11-30

  循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge System,简称CASS)是在SBR基础上发展起来的 一种新型污水生物处理工艺。该 方法zui早是美国川森维柔废水处理公司于1975年研究成功并推广应用的废水处理新技术 , 目前在美国、加拿大、澳大利亚等国270多个污水处理厂应用,其中城镇污水处理厂200多 家,工业废水处理厂70多家。
  CASS工艺集曝气与沉淀于同一池内,取消了常规活性污泥法的一沉池和二沉池。工作过程分 为曝气、沉淀和排水三个阶段,运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数,如有机负 荷 、工作周期、水力停留时间等,通过调整这些参数使污水处理厂在满足出水水质要求的条 件下降低运行成本。
1 工程设计
1.1 污水处理厂概况
  北京航天城污水处理厂是为北京航天工程服务的,根据北京航天工程环境评价报告书所列数 据,污水处理厂随航天工程的发展分二期建设,设计处理能力为7 200 m3/d,一期工程污 水量为3 600 m3/d,主要包括工业废水、生活污水和门诊部污水,各自所占比例为18.0% 、81.5%、0.5%,因此其污水主要是生活污水,污染物包括有机物、悬浮物和油类等。设 计进、出水水质及排放标准(北京市水污染物排放二级标准)见表1。
表1 设计进、出水水质及排放标准
 
项 目
COD
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
SS
(mg/L)
pH
矿物油
(mg/L)
进水
350
250
220
6.5~8.5
5.8
出水
<50
<15
<30
6.0~8.5
<3
排放标准
60
20
50
6.0~8.5
4
 
1.2 污水处理工艺
1.2.1 工艺流程
  在北京航天城污水处理厂设计中采用CASS工艺,其流程如图1所示。
图1 北京航天城污水处理厂工艺流程
1.2.2 主要构筑物、设备及其参数
  污水处理厂主要构筑物及设备示于表2。
表2 主要构筑物及设备
 
名  称
型号或基本尺寸
数量
旋转式格栅
XGS-1000
2
集水池
9.8 m×7.4 m×5.3 m (H)
1
沉砂池
15.9 m×4.2 m×3.2 m (H)
1
CASS池
4×24 m×6 m×5 m
1
污泥浓缩池
 2 600 mm×3 m
1
污泥脱水机
CCT-1000
2
 
  工程设计参数是依据实验室模拟试验结果确定的:BOD污泥负荷为0.11 kgBOD/( k gMLSS.d);CASS池的运行周期为4 h,其中曝气2 h,采用连续进水,周期循环延时曝气法; 整个CASS池容积2 880 m3,长度方向分主反应区和预反应区,其长度分别为19.25 m 和 3.75 m,宽度方向分4格,每格可独立运行,池深5 m,有效水深4.5 m(污泥区高1.3 m, 缓冲区高1.7 m),活性污泥界面以上zui小水深为1.34 m,每周期排水比约为1/3。CASS反 应池构造简图示于图2。
  水下曝气机由潜水泵和射流器组成,充氧量6.0~7.0 kg/h,服务面积50 m2/台(有 效水深5 m),射流器电机功率5.5 kW/台。

图2 CASS反应池构造简图
1.3 污水处理厂平面设计
  污水处理厂分二期建设,总用地0.72 hm2,设计时考虑远、近期结合,占地面积尽可能 小。 其平面规划按规范进行,绿化率为47%,环形道路,污水与污泥处理兼顾,常规分析化验仪 器完备(见图3)。

图3 北京航天城污水处理厂平面图
2 污水处理厂的调试运行
2.1 污水处理厂调试
  设备安装完工后,按单体调试、局部联合调试和系统联合试运转三个步骤进行。联调的主要 工作包括按图纸检查各构筑物的施工质量;各机械设备、仪表、阀件是否满足设计或污水处 理厂生产工艺要求;各处理单元及连接管段流量的匹配情况;自动控制系统是否灵敏可靠; 检查设备有无异常震动和噪音;对调试中发现的问题及时解决,系统工作正常后进入污泥培 养、驯化阶段。
  污水处理厂的污泥培养采用接种培养法,具体是在CASS池中加入其他污水处理厂浓缩脱水后 的污泥,闷曝24 h,以后每天排出部分上清液并加入新的污水,逐步加大负荷,此阶段不排 泥 。培养期间通过镜检观察CASS池中微生物相的变化,同时进行进、出水水质及活性污泥性能 指标的测定(包括COD、BOD5、pH、DO、SV、MLSS、SVI等)。随着培养时间的增加,观测到 污泥中有大量活跃的原生动物(如钟虫)和少量的后生动物(如轮虫),此时SVI=80~100, SV=18%~20%,MLSS=1 200~1 800 mg/L,表明活性污泥培养基本成功 。此阶段完成后,即进入污水厂全面试运行阶段。
2.2 污水厂试运行
  污水厂试运行是指在满负荷进水条件下,摸索、优化运行控制参数,取得*的去除效果, 为今后长期稳定运行奠定基础。此阶段大致包括滗水器控制参数的确定,CASS池运行周期及 每个周期内曝气、沉淀、排水、时延时间的分配,污泥脱水过程中混凝剂的投加量等,并以 控制系统为核心全面检验污水处理系统的运行稳定性及处理效果。
2.2.1 滗水器控制参数的确定
  滗水器的特点是程序工作制,它可依据进、出水水质变化来调整工作程序,保证出水效果。 调试工作主要是根据进、出水水质来探索滗水器的排水时间、*下降速度与滗水速度的分 配 以及排水结束后滗水器的上升时间(时延阶段)等。滗水器开始工作时,首先由原始位置下降 到水面上,然后随水面缓慢下降,下降过程为:下降10 s,停止30 s,再下降10 s,停止30 s……直至设计排水zui低水位。滗水器上升过程是由低水位连续升至zui高位置(即 原始位置),上升时间通过调试摸索确定,并设计有限位开关,保证滗水器在安全行程内工 作。
2.2.2 CASS池运行周期的确定
  根据实验室小试结果,原设计的CASS池运行周期是4 h,其中曝气2 h,沉淀1 h,排水1 h。 调试过程中发现原水浓度比设计参数偏低,有必要根据实际废水情况来确定运行周期,根据 进、出水水质指标调整周期中各阶段时间的分配。实际运行周期仍为4 h,其中曝气1.5 h ,沉淀1 h,排水1 h,时延0.5 h,这样在保证出水水质的情况下节省了能耗。
2.2.3 运行结果
  从每天监测的水质情况看,CASS工艺经过上述各阶段的调试和试运行,取得了良好效果。运 行能耗合计0.27 元/(m3.d),实际运行进、出水水质如表3所示。
表3 运行进出水水质
 
项 目
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
pH
进水
70~80
30~35
6.8~7.5
出水
<20
<7
6.8~7.5
 
3 结果讨论
3.1 CASS池运行情况
  CASS反应器的进水端设置一挡板以防止进水短路,同时把反应池分为预反应区和主反应区, 其中预反应区在防止污泥膨胀、保持良好出水水质、提高基质降解速率方面起着重要的作用 。
  污水连续进入预反应区,首先与其中的污泥充分混合,使基质浓度较高,抑制丝状菌的 优势 生长。在沉淀和排水期间,由于污水从预反应区缓慢进入主反应区下部,水流呈层流状,不 会扰动池中各水层,保证了出水水质。在曝气阶段,CASS池内污水随着时间的延长,基质浓 度由高到低,生化反应推动力大,因此,反应速率和去除有机物效率较高。
3.2 简单易行的自控系统
  根据我国的实际情况,本工程采用的自动控制系统为可编程控制器(PLC),在控制室内的模 拟屏上可以对目前的运行情况一目了然,并可根据当前的液位指示综合控制各部件的运行, 主 要控制参数有水量、CASS池曝气时间、沉淀时间、排水时间等等。简单易行的控制系统可以 节省劳动力,方便操作,同时又不需要昂贵的监测仪器,减少了人力和物力投入,符合我国 国情,是一种值得推广的自动化控制模式。
3.3 曝气装置
  采用自吸式射流曝气器代替传统鼓风机曝气,消除了噪音污染,结构简单,易于维护管理,充氧能力强,动力效率高,还可根据进、出水情况和水中溶解氧浓度开启不同的台数,在保 证处理效果的条件下达到经济运行的目的。
3.4 滗水装置
  在航天城的污水处理工程中采用自行研制的新型滗水装置,其特点是按设置的程序工作,开 始排水时,滗水器的下降速度与水面的下降速度基本相同,不会扰动已沉淀的污泥层,池子 上部上清液通过滗水器的堰式装置排至排水井。该新型装置的应用,解决了CASS工艺应用中 关键设备依靠外国进口的问题,为国家节省了外汇,为CASS工艺在我国推广应用创造了条件 。
3.5 CASS工艺的优点
  与传统活性污泥法相比,CASS工艺具有占地少、投资省、管理运行方便、处理效率高等优点 ,其投资比较示于表4(以Q=7 200 m3/d为例)。
表4 CASS工艺与传统活性污泥法投资比较
 
项  目
CASS工艺
传统活性污泥法
占地面积(hm2)
0.72
1.00
总投资(万元)
850
1 200
处理效果
一般
管理人员编制(人)
6
10
维修
简单
复杂

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