某CASS工藝污水處理廠脫氮除磷運(yùn)行分析

摘要：分析了某CASS工藝污水處理廠2008年10月至2009年9月的運(yùn)行現(xiàn)狀，提出了系統(tǒng)脫氮除磷效率難以提高的影響因素有污泥負(fù)荷、系統(tǒng)的溶解氧濃度和選擇區(qū)的水力條件，并提出了改造措施，經(jīng)過改造，系統(tǒng)的脫氮除磷效率有所加強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：循環(huán)式活性污泥法（CASS）  脫氮  除磷
        1 工藝運(yùn)行現(xiàn)狀
        某污水處理廠位于北方地區(qū)，采用循環(huán)式活性污泥法（CASS）處理工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為2萬噸/日。
        根據(jù)2008年10月至2009年9月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，污水廠月均進(jìn)水量為1.23~2.08萬噸/日，平均進(jìn)水量為1.74萬噸/日，最高值出現(xiàn)在2009年2月，最低值出現(xiàn)在2009年6月。
        在進(jìn)出水水質(zhì)方面，BOD5進(jìn)水濃度為152.4~203.5mg/L，平均濃度為177.2mg/L，出水濃度為15.2~17.8mg/L，去除率在90%以上；CODCr進(jìn)水濃度為305.3~385.1mg/L，平均濃度為341.8mg/L，出水濃度為45.3~67.4mg/L，去除率在83%以上；SS進(jìn)水濃度為200.2~225.3mg/L，平均濃度為218.6mg/L，出水濃度為13.4~18.6mg/L，去除率在90%以上；NH3-N進(jìn)水濃度為35.3~48.1mg/L，平均濃度為44.7mg/L，出水濃度為4.31~7.15mg/L，去除率在85%以上；TN進(jìn)水濃度為45.9~60.2mg/L，平均濃度為57.2mg/L，出水濃度為24.1~28.2mg/L去除率在53%以上；TP進(jìn)水濃度為5.14~6.42mg/L，平均濃度為5.96mg/L，出水濃度為2.01~2.56mg/L，去除率在60%以上。
        從上述水質(zhì)分析可知，系統(tǒng)的碳化、硝化效果較高，脫氮除磷效率不高。
        2 脫氮除磷狀況分析
        2.1 污泥負(fù)荷的影響 生物脫氮和除磷是一對矛盾，脫氮需要長泥齡、低負(fù)荷，而除磷需要短泥齡、高負(fù)荷。而污泥負(fù)荷同進(jìn)水濃度、污泥濃度密切相關(guān)，進(jìn)水濃度越高，排泥量越少，CASS池內(nèi)污泥濃度越高，污泥負(fù)荷越低，脫氮效果較好，而除磷效果不理想，供氧量越高。因此，控制合適的污泥負(fù)荷，是保證系統(tǒng)脫氮除磷效果、節(jié)約能耗的關(guān)鍵因素。
        從本廠的實(shí)際運(yùn)行來看，每組CASS池配置一臺剩余污泥泵，且沒有刮泥機(jī)和泥斗，在剛開始排泥的幾分鐘內(nèi)，排出的剩余污泥濃度較高，但當(dāng)泵邊緣的污泥抽完之后，池內(nèi)清水也被吸入到泵中，導(dǎo)致剩余污泥濃度明顯降低，最終CASS池污泥濃度降至約4000mg/L無法進(jìn)一步降低，污泥負(fù)荷也難以提高，一定程度上影響了除磷效果。根據(jù)本廠實(shí)際情況，污泥負(fù)荷的取值應(yīng)優(yōu)先滿足生物脫氮，兼顧生物除磷，據(jù)統(tǒng)計(jì)，污泥負(fù)荷在0.1kgBOD5 /(kgMLVSS·d)時(shí)，系統(tǒng)具有良好的硝化和反硝化效果，此時(shí)除磷效率也較高，因此，應(yīng)改善系統(tǒng)的排泥設(shè)施，由單點(diǎn)吸泥改為多點(diǎn)吸泥，保證系統(tǒng)的排泥效果，控制合適的污泥負(fù)荷。         2.2 溶解氧的影響
        2.2.1 選擇區(qū)溶解氧的影響 選擇區(qū)的主要功用是在其中進(jìn)行磷的釋放，為后續(xù)主曝氣區(qū)磷的過量吸收創(chuàng)造條件；同時(shí)污泥回流液中含有的硝酸鹽也可在此得以反硝化，因此選擇區(qū)應(yīng)該維持缺氧-厭氧狀態(tài)。但根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，選擇區(qū)內(nèi)溶解氧較高，多數(shù)時(shí)段維持在3mg/L左右，最高可達(dá)5mg/L。通過調(diào)研，原因有兩點(diǎn)：一是選擇區(qū)內(nèi)采用粗孔曝氣攪拌，二是配水井的兩級跌水富氧。根據(jù)本廠實(shí)際，將選擇區(qū)內(nèi)原來的連續(xù)攪拌方式調(diào)整為間歇小氣量攪拌，或設(shè)置攪拌器，此外，需對配水井渠道上設(shè)置消能板，對跌水進(jìn)行緩沖，防止富氧。
        2.2.3 主曝氣區(qū)溶解氧的影響 CASS池主曝氣區(qū)內(nèi)主要完成降解有機(jī)物、同時(shí)硝化反硝化和吸磷過程。對于同時(shí)硝化反硝化過程，要求控制供氧強(qiáng)度并維持主曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧在0.5-1mg/L范圍內(nèi)，使絮體外周能保證有一個(gè)好氧環(huán)境進(jìn)行硝化，同時(shí)由于溶解氧濃度得到控制，氧在污泥絮體內(nèi)部的滲透傳遞作用受到限制，而較高的硝酸鹽濃度則能較好地滲透到絮體的內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)有效地反硝化過程。
        實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，主曝氣區(qū)內(nèi)的溶解氧無法精確控制在0.5-1mg/L范圍內(nèi)，鼓風(fēng)機(jī)在最小氣量情況下，主曝氣區(qū)內(nèi)的溶解氧一般在1.5mg/L左右，系統(tǒng)難以保證較好的同步硝化反硝化效果，根據(jù)本廠實(shí)際，可在鼓風(fēng)管道上設(shè)置排入大氣的放泄口，同時(shí)利用閥門來調(diào)整氣量。
        2.3 水力條件的影響 在選擇區(qū)內(nèi)主要進(jìn)行磷的釋放和反硝化過程，需要保持泥水的充分混合，停留時(shí)間一般應(yīng)在1h左右。根據(jù)理論，本廠選擇區(qū)內(nèi)停留時(shí)間應(yīng)為50min，然而實(shí)際停留時(shí)間達(dá)不到50min。根據(jù)設(shè)計(jì)，由于選擇區(qū)內(nèi)設(shè)有擋板，污水的流動狀態(tài)應(yīng)該是在左右和上下方向同時(shí)出現(xiàn)S型，能使泥水實(shí)現(xiàn)充分混合。然而由于擋板底部通道很容易被污泥堵塞，水流很難在上下方向形成S型流動，因此污水在選擇區(qū)內(nèi)只能實(shí)現(xiàn)在表面的S型流動，出現(xiàn)短流，停留時(shí)間大大縮短，嚴(yán)重影響了磷的釋放和反硝化過程。根據(jù)本廠實(shí)際，應(yīng)對選擇區(qū)擋板進(jìn)行改造，使泥水實(shí)現(xiàn)充分混合，保證停留時(shí)間。
        3 改造效果
        本廠2009年11月按照上述要求對系統(tǒng)進(jìn)行了改造，2010年1月改造完畢，經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行，系統(tǒng)在污泥負(fù)荷為0.1kgBOD5 /(kgMLVSS·d)，選擇區(qū)溶解氧在0~0.5mg/L，主曝氣區(qū)溶解氧在0.5~1.0mg/L的情況下，系統(tǒng)的脫氮率提高了10%，達(dá)63%以上，除磷率提高了5%，達(dá)65%以上，改造效果良好。
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