改良CASS工藝深度處理中水回用技術淺析

鄭光強

臨澤縣住房和城鄉建設局 甘肅 張掖 734200

1 改良前的基本情況

原設計處理規模近期（2015年）0.8萬立方米/日，遠期（2020年）1.2萬立方米/日，采用循環式活性污泥法（CASS）處理工藝，尾水按一級B標準（《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918－2002）》）處理排放，項目于2011年7月開工建設，2013年7月投入運行。此后，隨著臨澤縣的發展建設，城區污水管網覆蓋率達95%以上，污水收集量遠遠超出了五年前建設污水處理廠是對其的預估。至2016年，日均處理污水量1.1萬m3左右，峰值達1.36萬m3，且進水濃度持續增長（COD平均550mg/L，氨氮平均40mg/L）；還有部分污水因無法處理分流直接排入大沙河，造成生態環境污染。鑒于以上原因，長此以往必然直接影響到出水水質穩定達標排放，導致一系列生態環境問題，所以實施提標擴容改造迫在眉睫[1]。

2 工藝選擇及流程

2.1 總體改造工藝設計的原則

為了實現升級改造工程高效穩定運行、節約運行費用及工程投資和減少對現狀生產的影響的目的，技術改造工程工藝必須滿足以下幾個原則。

2.1.1 結合污水處理廠工程現狀，盡量最大利用現有構筑物，使其發揮更大效益。

2.1.2 依據進水水質與水量以及要求的出水水質，技術改造工程工藝需先進、高效、合理、經濟、能穩定達標；認真總結、科學評價現有工程的運行經驗及存在問題，有針對性地提出解決措施，確保本次改造工程的處理工藝更完善。

2.1.3 針對確定的出水水質的要求，復核各工段處理效率，合理選取設計參數，確保處理效果。

2.1.4 總面積布置力求緊湊、少占地。

2.1.5 結合類似工程經驗，吸取其他工程不足，做到科學、合理、安全、穩定達標的要求。

2.2 總體改造工藝方案

結合上述原則，為使該項目的建設符合國家有關污染治理技術政策和處理要求，從整體優化的觀念出發，緊抓提高出水水質、降低運行費用等的關鍵需求，通過對各類污水處理工藝的分析比選，最終確定采用改良CASS工藝深度處理中水回用技術方案。

圖1 改造前工藝流程圖

圖2 技術改造后增加深度處理（二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒）

本次技改的重點處理重點是在生物處理過程去除BOD5、CODcr、SS的同時，高效率地去除NH4-N、P04-3。這些項目是需要在工藝設計中重點考慮的控制因素，其余指標則只需要兼顧考慮。

技改完成后，SS 主要是靠物理方法去除（通過沉淀或過濾去除），NH3-N、TN 要靠生物處理的方法去除，而 TP 靠生物處理加物理化學方法去除，尾水實現一級A標準（《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918－2002）》）達標排放[2]。

3 技改關鍵技術或設計特征

該工藝采用CASS生化+高密度沉淀+反硝化濾池+二氧化氯消毒的工藝，將原水中的碳源主要用于反硝化和除磷，提高總氮、總磷去除率，實現環境綜合治理，節約能源。

建立中控聯網、液位監控、氣動控制系統等，提高了自動控制水平。

采用了分段深度處理技術、高密沉淀和反硝化脫氮除磷技術，可以使出水穩定達標。

利用本工藝投加適量外碳源（碳源乙酸鈉、食品級葡萄糖、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等藥劑）和混凝劑可實現深度脫氮除磷（TN≦15mg/L，NH4+-N≦5mg/L，TP≦0.3mg/L），可實現深度脫氮除磷。

反硝化深床濾池是集生物脫氮及過濾功能合二為一的處理單元，是脫氮及過濾并舉的先進處理工藝。

從工程投資和運行成本兩方面考慮，該項目采用加氯（投加二氧化氯（ClO2））消毒方案。

4 效益及效率分析

4.1 節水效益

該項目將收集污水經處理達標排放形成的中水，充分回用進行沙河林場林地及大沙河沿岸綠化帶綠化灌溉等，節水效果日益凸顯，自2018年投運以來，已累計節約綠化用水1520萬m3，具體數據見下表。

表1 2018－2020年再生水利用量統計臺賬

4.2 節能效益

根據張掖市生態環境局監測站出具的監測報告，項目出水在歷次監測中均達到的GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準要求。按年度處理污水量約529萬立方米，以平均進水TN為70mg/L，TP≦8mg/L計，該污水廠每年消減總氮排放318噸，減少總磷排放40噸。該技術有明顯的節能效果，噸水電耗下降8%，年節電15000Kwh。

4.3 處理效率

該項目自投運以來，污水處理效率有了明顯提升（見表2），出水水質各項控制性指標均滿足設計要求或優于相關規范級標準，常年穩定達標排放[3]。

表2 處理效率及出水指標

5 意見和建議

該項目通過三年的管理和運行，充分發揮了顯著的作用和效益，但也有如下不足和改進之處，現提出與業界共勉，在同類型改造中加以重視，從設計環節予以解決，切實提高處理效率，從而達到最佳處理效果。

臨澤縣城區現狀雨、污管網為合流制，雨季初期雨水量大，大量雨水通過污水管網流入污水處理廠，現狀污水廠無初期雨水收集裝置，初期雨水期對污水處理系統沖擊較大，造成出水無法穩定達標。應同步設計調節池，用于接納雨季雨水或突發狀況下，增加水廠的抗水量變化能力，保證后續單元的穩定連續運行。

冬季最冷月進水溫度低，同時生化池構筑物敞口未做密封處理，散熱面積大，不利于污水保溫，當進水氨氮、總氮指標高時，難以保證出水總氮穩定達標。應增設池頂蓋板或污水電加熱設備，對生化單元進行保溫或加熱處理，提高冬季處理效果。

借鑒目前污水處理廠改造工程成功實例，結合污水處理工藝、設備發展的新成果。建議將高效沉淀池改造為磁混凝沉淀池，通過添加高效可回收的磁粉，由于磁粉的比重為4.8～5.1之間，在絮凝反應過程中和絮凝有效地進行結合，所以可以有效提高絮體的比重，使絮體大而密實，可以在沉淀池中高速沉降，可以有效提高沉淀池處理效率。

進一步完善改造原有反沖洗廢水池排水方式，實現增容和調蓄功效，降低瞬時大水量排水對排水管網及與處理單元的沖擊。

目前，該項目污水處理產生的污泥，根據環保部門的要求，集中轉運至張掖，委托第三方進行無害化處理。建議配套建設污泥無害化處理設施，實現污泥資源化利用（如：生產肥料等），增加污水廠效益收入，補充生產支出。

6 結束語

該工程投運至今，各項技術指標優良，出水水質穩定達標，運行管理簡便，電耗、藥耗及水耗低，運行成本較低，且處理后達標中水充分回用（用于林地灌溉、綠化灌溉），很快發揮了顯著的經濟及環境效益，大大減少對環境的污染，對有效改善臨澤縣城區及周邊居住生活環境具有很大的促進作用，是值得推廣應用的示范工程。