大学新校区生活污水处理工艺设计与运行的工程实例

2010·38889★★建设论坛★★CitiesandTownsConstructioninGuangxi1工程概况桂林理工大学新校区位于桂林市雁山新区，地处雁山镇的西南部，距雁山镇约1公里。由于桂林市雁山新区排水工程尚在规划中，为了避免集中排放的校园生活污水对周边环境产生影响，学校建设了日处理规模1500m3的污水站，设计采用以CASS工艺为主的活性污泥系统处理校园污水。该污水站的建设与成功运行确保了校园污水的达标排放，也最大程度上降低了新校区排放的污水对周边自然环境和当地居民的影响。1.1CASS工艺原理污水站设计采用的循环式活性污泥法（CyclicActivatedSludgeSystem，简称CASS）实际上是将可变容积的活性污泥工艺过程与生物选择器原理有机结合的SBR变形工艺。与SBR变形工艺相比，CASS反应池结构上沿池长分别设置生物选择区、主反应区，并采用下部设连通孔的隔墙分开。运行中，主反应区污泥回流至生物选择区，该工艺可以实现连续进水间歇排水的周期性循环运行方式，具有更好的生物脱氮除磷效果。CASS反应池进水在生物选择区与主反应区回流污泥混合，污泥处于高BOD5负荷环境条件，生物选择区强化了系统微生物的吸附作用，并利用底物作为推动力选择性培养菌胶团细菌，抑制丝状菌的生长，其缺氧环境也强化了反硝化作用与磷的释放。主反应区是进行生物降解和泥水分离的主要区域，在进水、曝气、沉淀、闲置、排泥等工序循环过程中，实现有机物的降解、同步大学新校区生活污水处理工艺设计与运行的工程实例DesignandOperationofSewageTreatmentTechnologyinNewCampus周道平●ZhouDaoping[摘要]本文通过工程实例，论述桂林理工大学新校区生活污水处理工艺的设计、运行情况，对存在问题提出对策，以资借鉴。[关键词]校区；生活污水处理；CASS工艺[文章编号]1672-7045（2010）03-0089-04[中图分类号]TU991.2[文献标识码]BAbstract：Throughprojectcases,thepaperdiscussesdesignandoperationofsewagetreatmenttechnologyinnewcampusofGuilinUniversityofTechnology,andputsforwardthecountermeasuresforexistingproblems.Keywords：campus;sewagetreatment;CASStechnology2010·39091★★建设论坛★★CitiesandTownsConstructioninGuangxi项目进水出水CODCr400＜100BOD5200＜30SS250＜30氨氮50＜25TP5＜3表1进、出水水质设计值表（单位：mg/L）图1污水处理工艺流程图图2CODCr去除效果图硝化和反硝化以及生物除磷功能，泥水分离的上清液通过主反应区末端的滗水装置排出。1.2设计规模与设计水质通过调查分析桂林市几所高校新校区污水排放情况，监测CODCr、氨氮、总磷等主要污染控制指标，最终确定桂林理工大学新校区污水处理站一期日设计处理量1500m3，进、出水水质设计值见表1，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）二级标准。1.3工艺流程图1为污水处理工艺流程图。污水经格栅井、调节池预处理，用潜污泵提升到CASS反应池，有机物在生物作用下降解去除。CASS反应池出水消毒后排放，剩余污泥脱水处理后堆肥处置，用于校园绿化。1.4主要构筑物及设备参数（1）格栅井：1座，栅渠宽0.6m，设粗、细两道格栅，采用回转耙式格栅除污机，型号分别为GSHZ500-4300-20、SHZ500-4300-5，格栅安装倾角80°。（2）调节池：1座，设计水力停留时间4h，内设两格；安装100QW65-15-5.5污水提升泵2台，一用一备。（3）CASS反应池：2座，单池有效容积500m3，池长20m、宽5m，正常运行水位5m，生物选择区容积占反应池总容积15%。设计运行周期4h，其中曝气2h，沉淀1h，滗水0.5h，闲置0.5h；运行期间连续进水、间歇排水，排出比为1∶4。每座CASS反应池配套设备包括XBS-300型旋转滗水器1台、3L32WC型鼓风机2台（1台备用）、QSJ-1000型双曲面搅拌机1台以及BZQ·W-D250型微孔曝气头178套。（4）接触消毒池：设计接触停留时间30min，配套CPF-1000C型二氧化氯发生器1台。（5）污泥浓缩池：有效容积40m3，配套设备包括XMYJ40/800-UB型板框压滤机1台，污泥调理设备1套。2工程调试与运行2.1调试与运行CASS反应池活性污泥采用接种培训法，每天间歇换水一次。接种污泥取自桂林北冲污水厂脱水污泥，培训期间需监测SV值、进出水CODCr、氨氮等指标。污泥培训7d，SV值达到20%，出水各项指标基本稳定，系统正式投入运行。由于系统自控设备未按时到位，系统运行两个月期间，分别采用了两种水处理运行模式操作：①SBR模式，运行程序为1周期4h，其中曝气2h，沉淀1h，排水0.5h，闲置0.5h，反应池间歇进水、间歇排水；②CASS模式，运行程序为1周期4h，其中曝气2h，沉淀1h，排水0.5h，闲置0.5h，反应2010·39091★★建设论坛★★CitiesandTownsConstructioninGuangxi图3氨氮去除效果图图4TP去除效果图池连续进水、间歇排水。对该污水站两个月的抽样运行记录进行分析，CODCr、氨氮和总磷的去除效果分别见图2～图4。1～16号样品为用SBR模式运行的监测数据，17～31号样品为用CASS模式运行的监测数据。2.2运行效果系统成功的采用了两种水处理运行模式工作。运行期间，原水主要污染物CODCr、氨氮、总磷平均浓度分别为297.18mg/L、56.07mg/L、3.11mg/L。处理水中CODCr、氨氮平均去除率分别达到87%、95%以上，CODCr、氨氮平均浓度分别为37.03mg/L、2.52mg/L，最高浓度分别为55.25mg/L、6.22mg/L，总磷的平均去除率接近41%，出水平均浓度、最高浓度分别为1.82mg/L、2.95mg/L。运行结果显示各项主要指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）二级标准，其中氨氮与CODCr排放浓度基本达到一级B标准，但系统除磷效果不理想。经分析原因主要是CASS反应池运行两个月，仅排泥两次，每次连续3d，而其余时段虽然反应池处于好氧与厌氧交替的工作环境，具备生物除磷的条件，但系统不排泥，导致系统除磷效果不佳。从图3可以看出排泥期间磷的去除率较高，接近70%，出水总磷基本在1mg/L以下（见样品9～12号，21～23号），这说明该系统在合理控制排泥的条件下，具备一定的生物除磷潜力。3问题与对策（1）在桂林理工大学新校区建设中，所有建筑物都没有设计化粪池，污水中各类漂浮物较多，而污水提升泵口径小，针对这种情况，小型污水处理系统设置粗、细两道格栅是非常必要的。这就大大降低污水泵堵塞的机率，提高了整个系统运行的安全性。（2）CASS工艺可以实现连续进水、间歇出水运行模式，但是校园污水变化系数过高，应考虑设计具有一定停留时间的调节池。调节池借鉴化粪池结构设计，分格建设，前面一格可沉淀大颗粒泥砂，隔离浮油，同时对沉降的有机颗粒起到厌氧水解作用。（3）传统的SBR工艺多采用矩形反应池，池长与池宽比在1∶1～1∶2之间，运行过程间歇进水、间歇排水，沉淀工序属于理想沉淀，沉淀效果好。CASS工艺反应池长宽比较大，沉2010·39293★★建设论坛★★CitiesandTownsConstructioninGuangxi桂林理工大学教学楼淀与排水期间连续进水，预反应区混合液通过连通孔缓慢进入主反应区底部，沉淀过程为非理想状态的半静止沉淀。该系统成功地采用SBR、CASS两种运行模式运行CASS工艺，从运行效果来看，两种模式对固液分离效果影响不大，这说明通过对CASS工艺结构合理设计，连续进水基本不会对主反应区层流状态水层产生影响。因此，设计类似规模的SBR系统，反应池也可参考CASS结构，以提高系统运行的灵活性，增强对冲击负荷的适应能力。（4）排放污泥经浓缩后采用板框压滤机脱水，最终堆肥处置。设计采用的液压手动板框压滤机劳动强度大，拉板、卸料、滤布冲洗都需要人工操作，而且设备污泥脱水工作周期长、工作环境差、劳动效率低，然而若考虑增设全自动板框压滤系统，则造价过高，对于小规模污水站来说并不经济。目前该项目准备改用消化池+污泥干化场+堆肥的污泥处置工艺，以减轻操作人员负担。4效益分析该污水站处理规模1500m3/d，占地面积约1200m2。工程总投资260万元，其中土建200万元，设备60万元。污水处理运行费用为每立方米0.39元，其中药剂每立方米0.1元，电费每立方米0.25元，人工费每立方米0.04元。处理水主要污染物控制指标CODCr、氨氮平均值分别为37.03mg/L、2.52mg/L，达到设计标准，同时也优于《生活杂用水水质标准》（CJ/T48—1999）中城市绿化生活杂用水水质标准，目前该污水站部分处理水已用于校园绿化。项目的运行取得了良好的经济效益、环境效益与社会效益。5结语CASS工艺用于类似的小区生活污水处理，在技术上是可行的，该工艺运行灵活，处理效果稳定，出水优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）二级标准，在合理控制排泥条件下，总磷去除率接近70%，出水各项指标可达到一级B标准。设计与运行结果显示，CASS工艺污水站采用粗细两道格栅，同时优化调节池结构设计，这对于系统的稳定运行发挥着重要作用，而且CASS反应池可以采用SBR模式运行，这也为SBR反应池的设计和运行提供了新思路。参考文献[1]王守中，张统，侯瑞琴，等.北京航天城污水处理厂CASS法工艺调试及运行[J].给水排水，1999，（8）.[2]许劲，孙俊贻.循环式活性污泥法工程设计方法探讨[J].给水排水，2007，（2）.[3]杨亚静，李亚新.CASS工艺的理论与设计计算[J].科技情报开发与经济，2005，（13）.[4]张忠祥，钱易.废水处理生物技术[M].北京：清华大学出版社，2004.作者简介周道平，研究生，工程师，广西临桂县环境保护监测站副站长。收稿日期：2010-01-22