某CASS工藝污水處理廠脫氮除磷運行分析

摘要:分析了某CASS工藝污水處理廠2008年10月至2009年9月的運行現狀，提出了系統脫氮除磷效率難以提高的影響因素有污泥負荷、系統的溶解氧濃度和選擇區的水力條件，并提出了改造措施，經過改造，系統的脫氮除磷效率有所加強。

關鍵詞:循環式活性污泥法(CASS) 脫氮 除磷

1 工藝運行現狀

某污水處理廠位于北方地區，采用循環式活性污泥法(CASS)處理工藝，設計規模為2萬噸/日。

根據2008年10月至2009年9月的監測數據，污水廠月均進水量為1.23~2.08萬噸/日，平均進水量為1.74萬噸/日，最高值出現在2009年2月，最低值出現在2009年6月。

在進出水水質方面，BOD5進水濃度為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。

從上述水質分析可知，系統的碳化、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、低負荷，而除磷需要短泥齡、高負荷。而污泥負荷同進水濃度、污泥濃度密切相關，進水濃度越高，排泥量越少，CASS池內污泥濃度越高，污泥負荷越低，脫氮效果較好，而除磷效果不理想，供氧量越高。因此，控制合適的污泥負荷，是保證系統脫氮除磷效果、節約能耗的關鍵因素。

從本廠的實際運行來看，每組CASS池配置一臺剩余污泥泵，且沒有刮泥機和泥斗，在剛開始排泥的幾分鐘內，排出的剩余污泥濃度較高，但當泵邊緣的污泥抽完之后，池內清水也被吸入到泵中，導致剩余污泥濃度明顯降低，最終CASS池污泥濃度降至約4000mg/L無法進一步降低，污泥負荷也難以提高，一定程度上影響了除磷效果。根據本廠實際情況，污泥負荷的取值應優先滿足生物脫氮，兼顧生物除磷，據統計，污泥負荷在0.1kgBOD5 /(kgMLVSS·d)時，系統具有良好的硝化和反硝化效果，此時除磷效率也較高，因此，應改善系統的排泥設施，由單點吸泥改為多點吸泥，保證系統的排泥效果，控制合適的污泥負荷。

2.2 溶解氧的影響

2.2.1 選擇區溶解氧的影響 選擇區的主要功用是在其中進行磷的釋放，為后續主曝氣區磷的過量吸收創造條件;同時污泥回流液中含有的硝酸鹽也可在此得以反硝化，因此選擇區應該維持缺氧-厭氧狀態。但根據現場實測，選擇區內溶解氧較高，多數時段維持在3mg/L左右，最高可達5mg/L。通過調研，原因有兩點:一是選擇區內采用粗孔曝氣攪拌，二是配水井的兩級跌水富氧。根據本廠實際，將選擇區內原來的連續攪拌方式調整為間歇小氣量攪拌，或設置攪拌器，此外，需對配水井渠道上設置消能板，對跌水進行緩沖，防止富氧。

2.2.3 主曝氣區溶解氧的影響 CASS池主曝氣區內主要完成降解有機物、同時硝化反硝化和吸磷過程。對于同時硝化反硝化過程，要求控制供氧強度并維持主曝氣區內溶解氧在0.5-1mg/L范圍內，使絮體外周能保證有一個好氧環境進行硝化，同時由于溶解氧濃度得到控制，氧在污泥絮體內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部，從而實現有效地反硝化過程。

實際運行發現，主曝氣區內的溶解氧無法精確控制在0.5-1mg/L范圍內，鼓風機在最小氣量情況下，主曝氣區內的溶解氧一般在1.5mg/L左右，系統難以保證較好的同步硝化反硝化效果，根據本廠實際，可在鼓風管道上設置排入大氣的放泄口，同時利用閥門來調整氣量。

2.3 水力條件的影響 在選擇區內主要進行磷的釋放和反硝化過程，需要保持泥水的充分混合，停留時間一般應在1h左右。根據理論計算，本廠選擇區內停留時間應為50min，然而實際停留時間達不到50min。根據設計，由于選擇區內設有擋板，污水的流動狀態應該是在左右和上下方向同時出現S型，能使泥水實現充分混合。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，因此污水在選擇區內只能實現在表面的S型流動，出現短流，停留時間大大縮短，嚴重影響了磷的釋放和反硝化過程。根據本廠實際，應對選擇區擋板進行改造，使泥水實現充分混合，保證停留時間。

3 改造效果

本廠2009年11月按照上述要求對系統進行了改造，2010年1月改造完畢，經過調試運行，系統在污泥負荷為0.1kgBOD5 /(kgMLVSS·d)，選擇區溶解氧在0~0.5mg/L，主曝氣區溶解氧在0.5~1.0mg/L的情況下，系統的脫氮率提高了10%，達63%以上，除磷率提高了5%，達65%以上，改造效果良好。

參考文獻:

[1]沈耀良，王寶貞.循環活性污泥系統(CASS)處理城市廢水.給水排水.1999.25(11):5-8.

[2]陳瀅，彭永臻，楊向平，等.低氧SBR除磷工藝研究.中國給水排水.2004.20(8):40-42.

[3]王洪臣主編.城市污水處理廠運行控制與維護管理，科學出版社.

[4]張統，侯瑞琴，王守中，等.間歇式活性污泥法污水處理技術及工程實例.化學工業出版社.