CAST工藝處理城市污水原理及設(shè)計陳克玲 等CAST工藝處理城市污水原理及設(shè)計.陳克玲,詹鍵(中國市政工程中南設(shè)計研究院武漢430010 )摘要 介紹了CAST工藝在湖州市東郊污水處理廠應(yīng)用的情況。結(jié)合該廠水質(zhì)、水量等特點分析了CAST工藝的原理及CAST工藝池型、曝氣系統(tǒng)、撇水系統(tǒng)、混合液回流、污泥排放系統(tǒng)的選擇與設(shè)計并總結(jié)了該工藝的優(yōu)點及應(yīng)用中的注意事項。關(guān)鍵詞:CAST工藝;池型; 曝氣; 撇水;回流; 排放中圖分類號:XI1830.2文獻標(biāo)識碼A文 章編號:1003-6504( 2004 )040071-03湖州市東郊污水處理廠日處理污水3萬m3 ,經(jīng)擇性要求和防止了絲狀菌繁殖的污泥膨脹問題。身工藝方案比較和論證決定采用CAST工藝。該處理磷菌在好氧條件下(主反應(yīng)區(qū)處于曝氣順序時)發(fā)生廠已于2001年底建成它是目前我國已建成的最早PHB的降解和磷的貪婪吸收形成聚磷污泥通過剩應(yīng)用CAST工藝處理城市污水的污水處理廠之- -。余污泥排放實現(xiàn)污水中磷的去除。CAST系統(tǒng)中通該工程設(shè)計獲2003年湖北省勘察設(shè)計四優(yōu)”獎二過可變?nèi)莘e的曝氣和非曝氣順序結(jié)合生物選擇區(qū)吸等獎。收儲存溶解性BOD,和磷的釋放,上述反應(yīng)不斷重復(fù)1 CAST工藝介紹進行,從而提高了生物除磷效果。1.1 基本構(gòu)造及原理(2)CAST工藝可以同步進行硝化和反硝化。本工藝前置了一道生物選擇區(qū)”形成濃度梯氮硝化在生物絮體外進行,污水中的有機氮、蛋白氮度;中間設(shè)厭氧區(qū),可使磷釋放;后設(shè)主反應(yīng)區(qū),主反等在好氧條件下首先被氨化菌轉(zhuǎn)化為氨氮爾后在硝應(yīng)區(qū)除去除BOD,和脫氮外另有- -部分污泥回流至化菌的作用下變成硝酸鹽氮,此階段稱為好氧硝化。生物選擇區(qū)污泥回流量約為進水量的20%左右。在較高濃度梯度的NO3 -N可滲入絮體內(nèi)部據(jù)資料見圖1。介紹1-2] CAST工藝系統(tǒng)中溶解氧濃度在0 ~ 2mg/進水回流污泥剩余污泥。L之間約有50%時間溶解氧接近于零30% 在1mg/↓.撇水器.L左右20%在2mg/L,由于主反應(yīng)區(qū)耗氧速度較快最高水位而溶解氧含量又不高,因此低溶解氧難滲入絮體內(nèi),最低水位AB這樣就在微生物絮體中形成了微反應(yīng)區(qū)(微缺氧環(huán)土-曝▲境)使絮體內(nèi)部發(fā)生反硝化作用,由反硝化菌作用，A.生物選擇區(qū)B. 厭氧區(qū)C. 主反應(yīng)區(qū).并有外加碳源提供能量使硝酸鹽氮還原成氮氣從污圖1 CAST 工藝基本構(gòu)造水中逸出此階段稱為缺氧反硝化。因此CAST系統(tǒng)CAST系統(tǒng)構(gòu)造較簡單在傳統(tǒng)SBR工藝基礎(chǔ)上中出現(xiàn)曝氣狀態(tài)下的反硝化,使硝化/反硝化同時發(fā)只增加二道隔墻將選擇區(qū)、厭氧區(qū)及主反應(yīng)區(qū)分隔,生這就無需專設(shè)缺氧區(qū)和內(nèi)回流系統(tǒng)。污泥中少量污水連續(xù)進入生物池前部的選擇區(qū)在該區(qū)內(nèi)污水中硝態(tài)氮可在選擇器中得到反硝化,由于CAST系統(tǒng)的的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附并一脫硝主要通過硝化/反硝化作用,且回流比很小起從選擇區(qū)進入?yún)捬鯀^(qū)放磷后通過厭氧區(qū)與主反應(yīng)(20%)選擇器中反硝化量與整個系統(tǒng)相比是微不區(qū)隔墻下部的孔口以低速進入主反應(yīng)區(qū)。足道的一般情況下對磷的釋放無影響。(1)CAST工藝具有除磷脫氮功能。捕獲選擇器1.2 運行方式采用厭氧運行方式,進水中溶解性BOD,能在起始反CAST工藝是一種循環(huán)式活性污泥法整個工藝應(yīng)階段迅速被聚磷菌所吸附吸收并轉(zhuǎn)化成PHB(聚β為一間歇式反應(yīng)器在此反應(yīng)器中活性污泥法過程烴基丁酸)這-環(huán)境條件使聚磷菌在微生物生存競爭按曝中國煤化工:物反應(yīng)過程和泥水分中占優(yōu)勢并得以大量繁殖,從而實現(xiàn)了生物活性的選離過程YHCNMHG其運行模式與傳統(tǒng)SBR法類似，有進水、反應(yīng)、沉淀和出水及必要的閑置作者簡介:陳克玲( 1970- ),女高級工程師環(huán)境工程碩士,主要從等五個階段組成。從進水至出水結(jié)束作為一個周期，事市政污水處理的設(shè)計及研究工作。每一過程均按所需的設(shè)定時間進行切換操作。CAST71.環(huán)飩科學(xué)與技術(shù)第27卷第4期2004年7月系統(tǒng)每-周期的循環(huán)操作過程見圖2。d,占地3.46hm’。進水水質(zhì)的主要指標(biāo)為:COD≤400mg/L , BOD,≤200mg/L , ss≤250mg/L,NH3 -N進水D≤30mg/L ,TP≤3.0mg/L ;出水水質(zhì)要求為:COD≤最低水位60mg/L , BOD3≤20mg/L , ss≤20mg/L,NHz -N≤.↓15mg/L ,磷酸鹽≤0.5mg/L。_曝河泥回流進水-曝氣階毆開始2.2處理工藝流程(視運行情況)?@東郊污水處理廠工藝流程見圖3。g最高水位柵渣柵渣砂-停止曝氣CT■工曝氣原污杰[粗格柵進水泵房-→+[ 細(xì)格柵沉砂池進水閑置階段污泥回流(規(guī)具體運行情況而定) .曝氣階段結(jié)東鼓風(fēng)機房上清液排出最高水位[巴式計量槽} +CAST生物處理池]- +至排放水體剩余污泥C儲泥池停止曝氣_停止曝氣↓聚凝劑徽水階段及撐泥結(jié)束沉淀階段開始污泥濃縮脫水車間一.泥餅外運上清液圖3東郊污水處理廠 工藝流程圖t原污水進入粗格柵間,在此攔截污水中漂浮物,由污水泵提升經(jīng)細(xì)格柵進一步 去除水中雜質(zhì)進入沉沉淀階段結(jié)東-撒水階段開始圖2 CAST 系統(tǒng)的循環(huán)操作過程砂池去除砂粒然后進入CAST池,經(jīng)曝氣、沉淀分(1)進水段:CAST進水首先在生物選擇區(qū)中與離澄清液排入水體。預(yù)留化學(xué)除磷設(shè)施用地,遠(yuǎn)期源自.上一周期沉淀段的污泥混合大量的來水在該段視工程實際需要決定是否增加化學(xué)除磷工藝。剩余內(nèi)形成較大的基質(zhì)濃差梯度通過滲透酶使來水中的污泥經(jīng)污泥泵送至儲泥池經(jīng)機械濃縮脫水處理后泥BOD在高濃度污泥條件下很快地被利用形成良好餅外運。的缺氧/厭氧環(huán)境。通過調(diào)節(jié)進水段的反應(yīng)模式(進2.3 CAST 池主要工藝參數(shù)水時間、進水量、缺氧/厭氧反應(yīng)時間)進行有效的生CAST生物處理池平均設(shè)計流量1250m3/h分3物脫氮、除磷。充水之后,在反應(yīng)時段中進行曝氣。組單組分2座,單座平面尺寸42x 17m ;有效水深微生物反復(fù)在缺氧/好氧的環(huán)境下，有效地抑制了好5m;平均污泥濃度3500mg/L;泥齡20d;污泥負(fù)荷氧性絲狀菌的生長避免了污泥膨脹。0.06kg BOD3/( kgMILSS. d );污泥產(chǎn)率0. 78kgSS/(2 )曝氣段進水段的污水在足夠的曝氣條件下( kg BOD3 d );舊循環(huán)6周期每周期運行4h ,單周進行充分的好氧除碳和生物硝化。期時間分配為進水0. 5h、曝氣1.5h、靜沉1.0h、撇(3)沉淀段不進水、不曝氣、不回流,使污水混水1.0h最高水深5m最低水深3.7m排水比0.34 ;合液獲得-個靜止的絮凝沉淀環(huán)境。需氧率1. 59kgO2/( kg BOD3， d) ,微孔曝氣頭單座(4 )撇水段:不進水、不曝氣、不回流,通過浮動1456只;單座設(shè)潷水器1只潷水能力935m3/h :單座撇水器將，上清液排出，當(dāng)液面降至最低控制水位時，生物池設(shè)回流污泥泵1臺,，單 臺流量85m'/h揚程排水停止。重復(fù).上一周期過程如此周而復(fù)始。5m;單座生物池設(shè)剩余污泥泵1臺,單臺流量20m3/(5 )閑置段進水、不曝氣、不回流視具體運行h揚程10m。情況而定,可作為整個CAST運行系統(tǒng)調(diào)節(jié)。CAST系統(tǒng)一般至少設(shè)2個池子,以使整個系統(tǒng)3 CAST工藝設(shè)計特點能接納連續(xù)的進水;在設(shè)有4個CAST池子的系統(tǒng)3.1池型的設(shè)計中通過選擇各個池子的循環(huán)過程可以產(chǎn)生連續(xù)的進CAST反應(yīng)器通常設(shè)計成矩形,且 一組至少有二出水。池組中國煤化工T反應(yīng)器由生物選擇器、厭| YHCN MH C容積比一般為1: 5:2湖州市 東郊污水處理廠簡介30具體可根據(jù)水質(zhì)和模塊”實驗加以確定。2.1處理規(guī)模及進 出水水質(zhì)CAST反應(yīng)器儲水容積是指池子最低水位至最東郊污水處理廠設(shè)計處理城市污水量3萬m'/高水位之間的容積,由于實踐上在污水廠運行期間往72-廢氣凈化功能材料的納米組裝設(shè)計張志杰等往缺乏進水流量過程線,為安全起見,CAST儲水容3.2撇水系 統(tǒng)的選擇和設(shè)計積按污水廠最大時設(shè)計進水流量計算。CAST 儲水CAST反應(yīng)器出水由撇水系統(tǒng)排出,撇水器規(guī)格容積所占CAST總?cè)莘e的比例取決于池子形狀、污泥選擇按撇水時間(通常為1h)及儲水容積計算若考沉降性能、撇水器的構(gòu)造等,-般CAST儲水容積所慮一定閑置時間同時考慮設(shè)計安全,有 工程亦將撇占CAST總?cè)莘e的比例不超過40%為宜。水時間縮短為45min,另15min作為閑置時間同時CAST反應(yīng)器生物選擇器、厭氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)池撇水器撇水量相應(yīng)增大。間連通采用池壁開洞方式。生物選擇器與厭氧區(qū)池對撇水系統(tǒng)要求其在撇水過程中避免將沉淀污間連通采用池壁上部開洞,厭 氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)池間連泥或可能漂浮在池子表面的浮渣隨著出水撇出系統(tǒng)。通采用池壁下部開洞,目的使CAST反應(yīng)器進水流態(tài)見表1。當(dāng)然撇水器的設(shè)計和選擇需與專業(yè)咨詢公穩(wěn)定不易形成水流死角。司或生產(chǎn)廠家聯(lián)合進行。湖州市東郊污水處理廠CAST 反應(yīng)器共分3組,湖州市東郊污水處理廠采用旋轉(zhuǎn)式撇水器每池每組2池單池凈尺寸為長x寬x高=42mx 17m x設(shè)一臺共6臺單臺撇水量935m3/h。6m ,有效水深5m。表1撇水器的工作原理及特點比較表浮筒式撇水器旋轉(zhuǎn)式撇水器套筒式撇水器虹吸式撇水器負(fù)荷20~32L/( m" s)10-12L/( m. s)1.5~2.0L( m' s)撇水范圍△H .1.2~2.5m1.1~2.4m0.8~1.2m0.4~0.6m工作原理通過浮筒上的出水經(jīng)過-一個旋轉(zhuǎn)臂上出由可升降的堰槽Y部類利用電磁閥排掉U型管與虹似于可伸縮天線)引出管吸口之間的空氣,通過U型口將水引至池外水堰將水引至池外將水引至池外管將水引至池外控制形式氣動可編程控制)PCL控制電動螺桿鋼絲繩卷揚或絲桿升降電磁閥(可編程控制)動作可靠、潷水深度運行可靠、負(fù)荷大、潷水負(fù)荷量大深度適中無運轉(zhuǎn)部件、動作可靠、成本主要優(yōu)點大、自動化程度高潷水深度大低3.3曝 氣系統(tǒng)的選擇和設(shè)計3.4混合液回流及污泥排放 系統(tǒng)的設(shè)計由于CAST工藝是變?nèi)莘e反應(yīng)器故不宜采用表混合液回流在進水/曝氣沉淀和閑置階段進行，曝機而采用池底曝氣設(shè)備。目前CAST工藝常用曝撇水階段停止混合液回流混合液回流量約為進水量氣設(shè)備是微孔曝氣器和射流曝氣機。微孔曝氣器目的20%左右。剩余污泥排放在沉淀結(jié)束后立即進前常采用膜片式微孔曝氣器動力效率高,應(yīng)用效果行剩余污泥量計算同連續(xù)流活性污泥法排泥方式好。射流曝氣機曝氣時,水泵和風(fēng)機同時工作,水和采用間歇排泥單次排泥時間約15min?？諝饣旌虾笥蓢娮靽姵鲠尫盼⑿馀葸_到曝氣和湖州市東郊污水處理廠CAST 反應(yīng)池共6池單混合的目的,見表2。座生物池設(shè)混合液回流污泥泵1臺單臺流量85m3/表2曝氣設(shè)備比較表h揚程5m剩余污泥泵1臺單臺流量20m3/h揚程微孔曝氣器射流曝氣機10m。混合液回流污泥泵及剩余污泥泵設(shè)置在主反組成微孔曝氣器風(fēng)機及相配風(fēng)機、水泵和噴嘴應(yīng)區(qū)約中部處靠近池壁。套風(fēng)管4結(jié)語氧利用率20% -30%25% ~35%適用水深可至 8m可至8mCAST工藝具有獨特的優(yōu)點:堵塞不易堵塞( 1 )CAST工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比較最重維護鼓風(fēng)機維護較復(fù)雜,曝氣需對水、 氣加壓系統(tǒng)設(shè)備要的特征是不設(shè)獨立的初沉池和二沉池活性污泥始器堵塞需停池檢修較復(fù)雜施工及維修不便。終保持在-個池子中完成生物反應(yīng)和泥水分離過程。湖州市東郊污水處理廠設(shè)鼓風(fēng)機房1座機房內(nèi)因此無需設(shè)置如傳統(tǒng)活性污泥法中污泥回流裝置設(shè)4臺鼓風(fēng)機正常運行時3用1備單機風(fēng)量57.5(回流中國煤化工i置反硝化系統(tǒng)中的內(nèi)m'/min ,風(fēng)壓5. 88mH2O功率90kW。鼓風(fēng)機可根據(jù)回流MYHCNMHG(下轉(zhuǎn)第83頁)生物池溶解氧濃度通過鼓風(fēng)機導(dǎo)葉片來自動調(diào)節(jié)風(fēng)量。CAST 反應(yīng)池共6池單池設(shè)有曝氣頭1456只。73.環(huán)境工程與生態(tài)工程復(fù)合體系發(fā)展動態(tài)郝桂玉等還必須加強撫育管理防止人為破壞定期進行補苗,能、豐富的生物多樣性和巨大的生態(tài)作用對退化的直至成林。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)進行恢復(fù)與重建必將引起普遍的重2.2.3豐富食物鏈視。對深圳市紅樹林生態(tài)系統(tǒng)而言恢復(fù)重建應(yīng)該與將基圍魚塘納入保護區(qū)的經(jīng)營管理體系中加強保護并重。同時筆者認(rèn)為有待加強以下幾方面的研對基圍魚塘的整頓、恢復(fù)與建設(shè),定期向魚塘投放魚究(1)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價與退化程度的定量苗借鑒香港米埔的經(jīng)驗,由政府補償保護區(qū)內(nèi)鳥類化評價(2)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)及其實食魚造成的損失。通過這一措施,可促進淡水濕地生踐(3)紅樹林退化與工程建設(shè)項目的因果關(guān)系以及態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化增加食物鏈的級數(shù)和食物網(wǎng)的復(fù)雜程工程相關(guān)部門]在紅樹林生態(tài)恢復(fù)中應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任等。度提高生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力，為鳥類提供更多的[參考文獻]食物來源,從而改善鳥類的生境提高鳥類數(shù)量。[1]章家恩徐琪.恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的.-些基本問題探討2.2.4 基于景觀格局原理的規(guī)劃措施[J]應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,1999 ,10( 1 ) :109-113.運用景觀生態(tài)學(xué)的原理對區(qū)域景觀生態(tài)系統(tǒng)甚[2] 崔保山劉興土.濕地恢復(fù)研究綜述[ J]地球科學(xué)進展,1999 ,14(4) 358-364.至整個城市景觀生態(tài)系統(tǒng)進行景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計，[3] 黃志霖傅伯杰,陳利頂.恢復(fù)生態(tài)學(xué)與黃土高原生態(tài)設(shè)置合理的綠色廊道(即生態(tài)走廊)和節(jié)點,提高區(qū)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建問題J] 2002 ,16( 3 ) :122-125.域景觀生態(tài)系統(tǒng)的連通度利于紅樹林保護區(qū)生態(tài)系[4]羅澍黃遠(yuǎn)峰,黃毅華.深圳濱海大道工程的生態(tài)影響統(tǒng)與市區(qū)內(nèi)各生態(tài)系統(tǒng)之間的物種交流能量流動與與生態(tài)補償[J]中國環(huán)境監(jiān)測2000 ,16(3 ) :47-50.信息傳遞,從而有效改善紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和(收稿2003-05-19 修回2003-07-21 )完整性改善鳥類的生境,促進鳥類數(shù)量的增加。同時做好周邊生態(tài)系統(tǒng)的管理,改善紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)域支持系統(tǒng)。3結(jié)語紅樹林生態(tài)系統(tǒng)往往具有獨特的生態(tài)結(jié)構(gòu)與功(上接第73頁)-些分析探討待今后研究工作中加以逐步明確。比傳統(tǒng)活性污泥法內(nèi)回流比可達300%左右,而(2 )與連續(xù)流污水處理工藝相比設(shè)備的閑置率CAST工藝內(nèi)回流比僅為20% )，從而可降低工程投較高。設(shè)備數(shù)量較多設(shè)備投資較高。采用撇水器出資同時設(shè)備種類少維護管理簡單檢修費用低取水、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)等,使得CAST系統(tǒng)的正常運行消污泥回流和較少的污泥內(nèi)回流降低了日常運行電對設(shè)備要求較高。( 3 )處理水量較大時應(yīng)充分考慮該工藝的復(fù)雜費。(2)根據(jù)進水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求調(diào)整運行周性。由于工藝運行、結(jié)構(gòu)受沉降縫和抗浮等因素的限期和時序在曝氣期內(nèi)設(shè)置非曝氣階段(捕獲選擇器制生物處理池的體積每格不宜超過1萬m'。當(dāng)水和厭氧區(qū)) ,可形成厭氧、缺氧和好氧交替狀態(tài)實現(xiàn)量增加時，處理單元數(shù)也會增加,致使配水、出水、污泥回流和剩余污泥排放等設(shè)備隨著單元數(shù)而增加大除磷脫氮功能運轉(zhuǎn)靈活。( 3 )采用矩形池結(jié)構(gòu),生物池間共用隔墻，可節(jié)大的提高了實際運行的復(fù)雜程度。從自動控制方面看,3萬m'/d處理規(guī)模的污水廠氧化溝工藝的I/0省土建費用和工程建設(shè)用地。(4)CAST工藝除具備SBR-般的特點外還具數(shù)量只需1000點,而該工藝為3000點以上隨著處備推流式特點,有基質(zhì)濃度梯度和較高的污泥負(fù)荷可理單元數(shù)量增加其控制量也將成倍增加。所以,該控制絲狀菌造成的污泥膨脹同時也具備完全混合法工藝在規(guī)模較大處理廠應(yīng)用時應(yīng)全面進行考慮。綜上所述CAST工藝更適用于中小型污水處理.的特點--耐沖擊負(fù)荷、適應(yīng)水質(zhì)變化。CAST工藝雖有許多優(yōu)點在選擇該工藝時應(yīng)該廠在一定的范圍內(nèi),可以替代其它活性污泥法,有獨特的優(yōu)點并具有較強的競爭力?？紤]以下問題:中國煤化工](1)CAST系統(tǒng)的微生物種群結(jié)構(gòu)與常規(guī)活性[1]HCNMHGCASTX[M]北京國家污泥法不同菌群主要由硝化菌、反硝化菌、聚磷菌和城幣紹小排水⊥枉技個研光中心,2001 ( 1 ):1-40.異氧型好氧菌組成。由于對非穩(wěn)態(tài)CAST系統(tǒng)中微[2] 汪大翠雷樂成.水處理新技術(shù)及工程設(shè)計[ M]北生物種群之間的復(fù)雜的生存競爭和生態(tài)平衡關(guān)系至京環(huán)境科學(xué)與工程出版中心2001 ,156-210.今尚不甚了解CAST工藝?yán)碚撝皇菑墓に囘^程進行. (收稿2003-06-04 ;修回2003-11-05 )83.