CASS工藝提標改造A2O工藝技術應用

李 君

(泛華建設集團有限公司，北京 100000)

1 污水處理廠現狀

該污水處理廠設計規模為2.0萬m3/d，一期建設規模1.0萬m3/d。采用CASS工藝(一座兩組，單組運行周期6 h，處理能力1萬m3/d)。

該污水處理廠設計處理污水水量為1萬m3/d，但是目前進水量并沒有達到設計規模，目前水量約為0.7萬m3/d，出水總氮超標，氨氮超標。同時，由于系統采用一座兩組CASS池，每周期排水時間不足50%，導致系統出水量不連續，同時，由于潷水器的特點使得出水量先大后小、波動劇烈，從而出水紫外消毒池液位波動，紫外線燈管，淹沒深度變化較大，導致出水糞大腸菌超標[1]。

1.1 污水處理廠工藝流程(見圖1)

圖1 污水處理廠現狀流程圖

1.2 污水處理廠出水水質分析

通過收集該污水處理廠實驗室對出水水質的檢測和記錄，整理2018年6月到2019年5月的現狀出水COD數據，共358個，統計分析如表1。

表1 污水處理廠現狀出水COD分析

整理2018年6月到2019年5月的現狀出水SS數據共313個，統計分析如表2。

表2 污水處理廠現狀出水SS分析

整理2018年6月到2019年5月的現狀出水BOD數據共21個數據，統計分析如表3。

表3 污水處理廠現狀出水BOD分析

整理2018年6月到2019年5月的現狀出水TN數據共281個，統計分析如表4。

表4 污水處理廠現狀出水TN分析

整理2018年6月到2019年5月的現狀出水NH3-N數據共357個，統計分析如第184頁表5。

表5 污水處理廠現狀出水NH3-N分析

通過整理2018年6月到2019年5月的現狀出水TP數據共352個，統計分析如第184頁表6。

表6 污水處理廠現狀出水TP分析

經調查，2019年2月12號進水量為6 399 m3/d，進水水質BOD5為304 mg/L，有機污染物BOD5總值為1 945 kg/d，為全年最高值，此值有代表性，可表達現狀污水處理系統的最大處理能力。

以上述日期的進出水質為例，進水BOD5為304 mg/L，出水BOD5為5 mg/L，MLSS為4 150 mg/L，則其BOD污泥去除負荷為0.081 25 kg BOD5/kg MLSS，在此污泥負荷下，系統MLSS仍假定為4 150 mg/L，當污水處理量為1.0萬m3/d條件下，進行計算：當進水BOD5低于191 mg/L，出水BOD5趨近為0 mg/L；當進水BOD5為201 mg/L時，出水BOD5為10 mg/L，達標臨界值；當進水BOD5高于201 mg/L時，出水BOD5超過10 mg/L，即超過一級A標準限值。

2 進水水質確定

2.1 進水COD確定

該污水處理廠運行正常，水廠內的實驗室每天會對進水水質進行檢測和記錄，通過整理2018年6月到2019年5月的進水COD數據共358個，舍掉COD值大于500 mg/L的數據， COD值共330個，可得到表7。

為了盡可能地保證設計進水COD值高于實際進水COD值，結合表7分析可知，進水COD全部數據發生頻率累加值達到85%時，對應的COD值為388 mg/L，進水COD全部數據發生頻率累加值達到90%時，對應的COD值為420 mg/L。根據上述進水COD分析計算，本項目設計進水COD值為400 mg/L。

表7 污水處理廠進水COD分析

2.2 進水SS值確定

通過整理2018年6月到2019年5月的進水SS數據共313個，舍掉COD值大于500 mg/L的數據對應的SS值，SS值共288個數據，可得到表8。

為了盡可能地保證設計進水SS值高于實際進水SS值，結合以表8分析可知，進水SS全部數據發生頻率累加值達到85%時，對應的SS值為235 mg/L，進水SS全部數據發生頻率累加值達到90%時，對

表8 污水處理廠進水SS值分析

應的SS值為247 mg/L。根據上述進水SS分析計算，本項目設計進水SS值為240 mg/L。

2.3 進水BOD5、NH3-N、TN、TP確定

BOD、NH3-N、TN、TP這4項污染物指標均與COD存在一定的關聯性。故分別取這4項數據與COD比值的平均值，再用平均值與確定的設計進水COD值相乘，用以確定各項進水指標的數值，見表9。

表9 BOD5、NH3-N、TN、TP進水指標確定

2.4 設計進水水質確定

根據以上污水處理廠水質檢測數據分析，污水處理廠進水指標如表10。

表10 污水處理廠進水水質

2.5 設計出水水質

出水水質按《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準確定。

2.6 污水處理工藝流程(見圖2)

圖2 該城市污水處理廠提標改造工程工藝流程圖

3 工藝方案設計

3.1 預處理系統

該污水處理廠原有預處理系統，包括：粗格柵、集水池、細格柵、旋流沉砂池等。預處理粗格柵、集水池、細格柵的運行基本正常，但設備腐蝕老化嚴重；沉砂池除砂能力很弱，處理效果不好。因此，對構筑物可不做改建，但是需對部分設備進行更換。

更換設備：

回轉式固液分離機，設計選2臺，安裝角度75°，柵條間隙20 mm。

潛水排污泵，設計選3臺，2用1備，單臺流量：400 m3/h，揚程：13 m。

回轉式固液分離機，設計選2臺，安裝角度75°，柵條間隙3 mm，不銹鋼耙齒。

無軸螺旋輸送機，設計選1臺。

旋流沉砂池除砂器及配套設備，設計選2套，設計流量5 000 m3/d。

螺旋式砂水分離器，設計選1臺，設計流量Q=5 L/s～12 L/s。

3.2 生化處理系統

3.2.1 厭氧池

厭氧池利用原有CASS池的厭氧格。

數量為2座，鋼筋混凝土結構，每座尺寸為22.5 m×2.0 m×6.5 m(L×B×H)。

3.2.2 缺氧池及好氧池

經計算所需有效池容為5 875 m3，而現有2座CASS池的反應格，每格尺寸為22.5 m×21.8 m×6.10 m(L×B×H)=2 992 m3。2座合計有效池容5 984 m3，滿足設計要求，但需進行改造。

改造后缺氧池設計參數：

結構形式：鋼筋混凝土結構。

數量：2座。

單池尺寸22.5 m×5.3 m×6.5 m(L×B×H)。

改造后好氧池設計參數：

結構形式：鋼筋混凝土結構。

數量：2座。

單池尺寸22.5 m×16.1 m×6.5 m(L×B×H)。

AAO主要設備如下所示：

潛水攪拌器，設計選6臺。

混合液回流泵，設計選4臺，單臺流量：625 m3/h，揚程：1 m。

微孔曝氣盤，設計選2 160個，盤徑：Φ215 mm，2 m3/(h·只)～3 m3/(h·只)，服務面積：0.35 m2/只～0.75 m2/只。

溶解氧監測儀，設計選2套。

3.3 二沉池進水配水井

結構形式：鋼筋混凝土結構。

數量：1座；

3.8 m×1.2 m×4.0 m(L×B×H)；

配套設備：

鑄鐵鑲銅閘門(圓)，配套手動啟閉機。

3.4 二沉池

結構形式：鋼筋混凝土結構。

數量：2座。

單臺尺寸：Φ18 m，5.2 m(D，H)。

中心傳動刮泥機，池體直徑：18 m，配電功率：0.55 kW ，臺數：2臺。

3.5 污泥回流池

污泥回流比按50%～100%[1]，則污泥回流量Q為208 m3/h～416 m3/h。

數量：1座；

結構形式：鋼筋混凝土結構。

5.0 m×3.0 m×4.0 m(L×B×H)；

有效水深：3.4 m；

配套設備：

污泥回流泵，設計選3臺，潛水泵，2用1備，單臺流量：210 m3/h，揚程：10 m。

剩余污泥泵，設計選2臺，潛水泵，1用1備，單臺流量：50 m3/h，揚程：14 m。

液位計：1臺，超聲波液位計，量程：0 m～10 m。

流量計：2臺，用于計量污泥回流量，電磁流量計，量程：0 m3/h～1 000 m3/h。

流量計：1臺，用于計量剩余污泥量，電磁流量計，量程：0 m3/h～100 m3/h。

3.6 鼓風機房

原鼓風機房內安裝離心鼓風機2臺，設備老化，且效率較低，本次改造建筑物利舊。

配套設備：

磁懸浮鼓風機：選用3臺鼓風機，2用1備。單臺技術參數為Q=34 m3/min，P=70 kPa。

3.7 中間提升水池

Q平均=416 m3/h，Qmaxh=558 m3/h。

HRT=30 min；

數量：1座；

結構形式：鋼筋混凝土結構。

有效容積：V=280 m3；

有效水深：3.5 m；

18 m×5 m×4.0 m(L×B×H)；

設計選3臺提升泵，2用1備，Q=280 m3/h，揚程：10 m，3臺變頻。

3.8 混合反應池

設計Q平均=416 m3/h，Qmax=658 m3/h。

混合時間10 s～30 s，反應時間15 min～20 min。

混合反應池設計參數：

結構形式：鋼筋混凝土結構。

設計混合池總池容V有效=3.4 m3，

數量：2座，每座1格。

單座池體尺寸2.4 m×1.2 m×2.0 m(L×B×H)。

設計反應池總池容V有效=140 m3，

數量：2座，每座3格，

各單格尺寸2.4 m×2.4 m×4.6 m(L×B×H)。

配套設備：

混合池攪拌機：1臺，螺旋式槳葉攪拌機，螺旋槳葉200 mm；

反應池攪拌機：3臺，立軸式反應攪拌機，框式槳葉350 mm。

3.9 斜板沉淀池

設計Q平均=416 m3/h，Qmax=658 m3/h。

按照平均時進水量計算，設計水力表面負荷取3.0 m3/(m2·h)[1]；經校核，進水為最大時流量時，設計水力表面負荷為4.74 m3/(m2·h)，滿足設計要求。

斜板沉淀池設計參數：

數量：2座。

結構形式：鋼筋混凝土結構。

單座池體設計尺寸：15.3 m×5.1 m×4.6 m(L×B×H)；

配套設備：

斜板填料：填料層高度1 m，斜板角度：60°，填料總體積為142 m3。

排泥閥：8臺，電動閥DN100。

3.10 絮凝污泥池

深度處理系統設計規模Q=10 000 m3/d，絮凝劑投加量為20 mg/L～30 mg/L，即300 kg/d，經計算絮凝污泥干污泥產生量為108 kg/d，按照絮凝污泥濃度99.6%計算，絮凝污泥量為27 m3/d。

絮凝污泥池設計參數：

數量：1座。

結構形式：鋼筋混凝土結構。

停留時間：24 h；有效容積：V=36 m3；有效水深：3.0 m；設計尺寸：4.0 m×3.0 m×3.5 m(L×B×H)；

配套設備：

排泥泵，設計2臺，潛污泵，1開1備，間歇工作，單臺流量：10 m3/h，揚程：15 m。

3.11 濾布濾池及設備間

設計Q平均=416 m3/h，Qmax=658 m3/h。

濾布濾池設計參數：

數量：1座：

結構形式：鋼筋混凝土結構：

設計尺寸：7.6 m×3.5 m×4.0 m(L×B×H)：

濾布濾池配套設備：

濾盤，設計1套，最大處理水量660 m3/h，直徑3.5 m。

驅動電機，設計1臺，濾布濾池配套設備。

抽吸水泵，設計2臺，1用1備，濾布濾池配套設備。

電動球閥，設計7套，濾布濾池配套設備。

備用抽泥泵，設計1臺，濾布濾池配套設備。

不銹鋼堰板，設計1套，池尺寸4 m×4 m(長×寬)。

附壁閘門，設計1臺，濾布濾池配套設備。

3.12 接觸消毒池

設計Q平均=416 m3/h，Qmax=658 m3/h。

HRT=30 min。

有效容積：V=330 m3；

接觸消毒池設計參數：

數量：1座：

結構形式：鋼筋混凝土結構：

設計有效水深：4.3 m：

設計尺寸：11.0 m×8.0 m×5.0 m(L×B×H)。

3.13 次氯酸鈉儲存池

消毒采用工業次氯酸鈉。由于污水設計Q平均=416 m3/h，Qmax=658 m3/h。根據規范，向污水中投加有效氯量按照6 mg/L～15 mg/L，設計取10 mg/L[1]。

工業次氯酸鈉溶液有效氯含量按10%計，經計算，次氯酸鈉投加量為1 m3/d。

次氯酸鈉儲存時間按照30 d計，經計算，儲存池容積為30 m3。

次氯酸鈉儲存池設計參數：

數量：1座。

結構形式：鋼筋混凝土結構，全地下式。

設計有效水深：3.0m

設計尺寸：4.0 m×2.5 m×3.5 m(L×B×H)。

配套設備：

次氯酸鈉加藥計量泵：2臺，1開1備，隔膜計量泵，單臺Q=65 L/h，P=0.2 MPa；

3.14 計量渠

數量：1座。

設計尺寸：8.4 m×0.7 m×1.2 m(L×B×H)。

配套設備：

明渠流量計：量程0 m3/h～1 000 m3/h，1臺。

4 污泥脫水機房

污水Q平均=416 m3/h，Qmax=658 m3/h。進水SS平均值為185 mg/L，根據經驗估算，一部分懸浮物在厭氧池水解，為生物脫氮過程提供碳源，從而被生化系統所降解，剩余未降解的無機污泥量占50%，即925 kg/d；生化系統泥齡為20 d，經計算，有機污泥量為966 kg/d。無機污泥和有機污泥以剩余污泥形式一同排出系統。深度處理系統化學污泥產生量為108 kg/d。

合計干污泥量為1 931 kg/d。按含水99.2%計算，污泥量為242 m3/d。

4.1 貯泥池

現狀貯泥池，尺寸：3.0 m×3.0 m×4.0 m(L×B×H)，有效容積27 m3。經計算，污泥停留時間為2.7 h，滿足使用需要。

為防止污泥沉積，池內設有潛水攪拌器1臺。但該設備目前腐蝕嚴重，且經常發生故障。因此。本工程更換潛水攪拌器。

配套設備：

混合攪拌機：立式折槳葉式，1臺，槳葉直徑D=700 mm，轉速r=80 r/min。

4.2 污泥脫水間

進水SS平均值為185 mg/L，根據經驗估算，一部分懸浮物在厭氧池水解，為生物脫氮過程提供碳源，從而被生化系統所降解，剩余未降解的無機污泥量約占50%，即925 kg/d；生化系統泥齡為20 d，經計算，有機污泥量為966 kg/d。無機污泥和有機污泥以剩余污泥形式一同排出系統，剩余污泥總量為1 891 kg/d。深度處理系統化學污泥產生量為108 kg/d。合計干污泥量為1 931 kg/d。按含水99.2%計算，污泥量為242 m3/d。泥餅含水率按照80%計算，泥餅產生量為9.655 m3/d。

該污水處理廠運行中產生的污泥，在水廠內污泥脫水間脫水后，由封閉運輸車運輸至鄰近污水處理廠進行污泥深度處理，鄰近污水處理廠處理工藝為污泥化學調理+板框壓濾，污泥脫水處理量為20 t/d,處理后污泥含水率為60%，之后運輸至垃圾填埋場填埋。

配套設備：

帶式濃縮壓濾一體機，設計1臺，規格型號：帶寬1.5 m,流量：25 m3/h。

帶式壓濾機濾布，設計1套，規格型號：帶寬1.5 m，濃縮段1條、脫水段2條。

無軸螺旋輸送機，設計1臺，規格型號：直徑300，長度10 m。

4.3 加藥系統

4.3.1 除磷加藥

污泥脫水機房內現狀藥庫24 m3，現狀加藥間24 m3。其中，加藥間內現狀溶藥池2座，每座尺寸為1.5 m×1.1 m×1.2 m，經計算總有效容積為3.3 m3。

化學除磷采用PAC，投加量為20 mg/L～30 mg/L，經計算為300 kg/d，溶解后藥液濃度按照10%，則藥液投加量為3 m3/d。設計采用每天兩次配藥制度，現有房間及池體可以滿足設計要求，因此僅需將設備進行更換或新增。

具體配置如下：

內置溶藥攪拌機2臺，槳葉直徑160 mm，r=1 400 r/min，N=1.1 kW。間歇工作。

加藥計量泵3臺，2用1備。單臺Q=500 L/h，P=0.5 MPa。

4.3.2 污泥脫水絮凝加藥

根據計算，包括無機污泥、有機污泥、化學污泥在內，干污泥量合計為1 931 kg/d。按含水99.2%計算，污泥量為242 m3/d。

絮凝劑投加于污泥濃縮脫水一體機的進泥管道上的管道混合器上。PAM投加量為干污泥量的0.3%～0.5%。經計算，粉末PAM藥劑量為5.8 kg/d。

溶藥濃度按0.1%～0.3%。則藥液投加量為5.8 m3/d。污泥脫水機工作制度可設計為每天連續工作6 h。

經現場調研，現狀PAM絮凝劑加藥裝置設備老化，腐蝕嚴重。本工程考慮進行更換。

設備選型如下：

一體化溶解加藥裝置1臺，溶解箱容積為1 500 L，溶液箱容積180 L，人工料斗容積80L，整機包括三級攪拌，干粉投加，加熱器，倉壁振動器。

PAM加藥計量泵3臺，2用1備。單臺Q=1 000 L/h，P=0.1 MPa。

5 進水水質監測間

數量：1座。

設計尺寸：4 m×4 m×3.6 m(L×B×H)。

室內安裝各種在線水質監測設備，用于測定污水處理廠進水水質各項指標。

6 出水水質監測間

數量：1座。

設計尺寸：4 m×4 m×3.6 m(L×B×H)。

室內安裝各種在線水質監測設備，用于測定污水處理廠出水水質各項指標，監測指標包含COD、SS、氨氮、總氮、總磷、pH。

7 項目投資

本項目投資為3 860.89萬元。其中，建安費1 208.35萬元、設備購置安裝費1 585.79萬元、工程建設其他費用547.81萬元、預備費371.33萬元、建設期利息74.08萬元、鋪底流動資金73.54萬元。

8 運行費用

污水處理廠提標前運行負荷為3 057 kW·h/d，提標后運行負荷為4 870 kW·h/d，電價按0.65元/(kW·h)，增加電費為1 178.45元/天，噸水運行用電成本增加為0.117 8元/m3。污水處理廠提標前自來水用量為5.23 t/d ，提標后自來水用量為13.8 t/d，增加水費為22.45元/d，噸水運行用水成本增加為0.002 2元/m3。項目所用藥劑為PAC、PAM、次氯酸鈉，費用為0.182 6元/m3廢水。綜上所述，項目運行費用增加0.302 6元/t。

9 結語

本改造項目實踐證明，采用AAO工藝處理城市生活污水，系統運行穩定，能夠使得出水達到直接排放的目的。本工程的成功改造運行可以為同類污水處理廠的提高改造提供借鑒的價值。