摘要：海南省重點(diǎn)項(xiàng)目文昌市文城污水處理廠設(shè)計(jì)建設(shè)規(guī)模為6×104m3/d，采用循環(huán)活性污泥處理工藝（CAST）[1]對(duì)污水處理廠收納的城市污水進(jìn)行處理，該處理工藝具有布置緊湊，抗沖擊能力強(qiáng)，較適本工程的水量水質(zhì)特點(diǎn)。該工程的建設(shè)對(duì)改善文昌市生態(tài)環(huán)境，提高城市形象，保證可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。
　　關(guān)鍵詞：污水處理；循環(huán)活性污泥法；生化處理
　　海南省文昌市文城污水處理廠設(shè)計(jì)建設(shè)規(guī)模為6×104m3/d，廠址位于海南省文城鎮(zhèn)以東、紅旗溪與文昌河交匯處，生化處理工藝采用循環(huán)活性污泥法，是海南省重點(diǎn)項(xiàng)目之一；近期處理規(guī)模3×104m3/d，采用循環(huán)活性污泥處理工藝處理污水處理廠收納的市政污水，該工程于2008年建設(shè)2010年8月建成并投入試運(yùn)行。該工程的建設(shè)對(duì)改善文昌市生態(tài)環(huán)境，提高城市形象，保證可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。
　　1.工程進(jìn)水水質(zhì)與處理工藝
　　文城污水處理廠所處理的廢水主要為市政污水，包括居民生活污水、商業(yè)設(shè)施排水、公共設(shè)施排水、一定量的食品加工及其它排水。該污水主要以有機(jī)污染物為主，同時(shí)含有一定的難降解物質(zhì)以及一定的氮、磷等物質(zhì)。屬于可生物降解污水。其中，工業(yè)廢水約占30%，生活污水約占70%，在結(jié)合周邊城鎮(zhèn)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)并綜合考慮之后該廠進(jìn)水水質(zhì)如表1
　　文城污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)表1
　　污染物 BOD5 COD SS TN NH3-N TP
　　進(jìn)水水質(zhì)<mg/L> 160 320 220 35 25 4
　　該污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)可生化性較好，考慮到排放
　　要求，需要對(duì)進(jìn)水中的有機(jī)物、氮、磷均要有一定的去除率，最終所選的處理工藝必須具有除磷脫氮的功效。經(jīng)過(guò)對(duì)多種適用工藝的比選和論證，本著先進(jìn)適用的原則，本工程采用循環(huán)式活性污泥法（CAST）[1]作為生化處理工藝；與其它處理工藝比較，該工藝以一組反應(yīng)池整合了傳統(tǒng)方法及其他改進(jìn)方法中的調(diào)節(jié)池、初次沉淀池、曝氣池及二次沉淀池，整體布置緊湊簡(jiǎn)單，占地少，無(wú)需復(fù)雜的管線傳輸，工藝路線簡(jiǎn)潔且更具有靈活性；在污水處理廠剛建成運(yùn)行時(shí)，流量一般來(lái)說(shuō)較設(shè)計(jì)值低，循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)液位計(jì)的設(shè)定值使用反應(yīng)池部分容積，降低風(fēng)壓、減少風(fēng)量，避免了不必要的電耗；循環(huán)式活性污泥法將生物選擇理念與序批式活性污泥法有機(jī)的結(jié)合在一起，池中的易引起污泥膨脹的絲狀菌因生物選擇性和反應(yīng)條件的不斷循環(huán)變化而得到有效的抑制，并具有除磷脫氮功能；傳統(tǒng)活性污泥法及氧化溝法泥水分離方式均采用動(dòng)態(tài)沉淀的方式，泥水分離效果不易保證，而循環(huán)式活性污泥法在沉降和潷水階段不進(jìn)水，沉淀和排水完全在靜態(tài)環(huán)境下進(jìn)行，可確保良好的固液分離效果，不僅能夠充分保證較高的出水水質(zhì)，而且能充分地保留更多的活性污泥，為保證處理效果創(chuàng)造了有利的條件；采用了成熟穩(wěn)定的自動(dòng)化控制和先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備，降低了日常勞動(dòng)強(qiáng)度；該工藝處理流程簡(jiǎn)單，控制靈活，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)控制指標(biāo)及處理水量，通過(guò)改變運(yùn)行周期等多個(gè)工藝運(yùn)行參數(shù)使處理設(shè)施適應(yīng)當(dāng)前的進(jìn)出水條件，保證出水達(dá)標(biāo)，適應(yīng)性很強(qiáng)；同時(shí)，該工藝在運(yùn)行時(shí)序上類似于推流式，而在空間布置上又近似完全混合式，運(yùn)行中既具有推流式反應(yīng)推動(dòng)力較大，去除（污染物）速度較快的特點(diǎn)，又兼有完全混合式抗沖擊能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，與以往的傳統(tǒng)工藝相比存在著顯著的優(yōu)越性。其工藝流程見(jiàn)圖1
　　2.主要處理構(gòu)筑物[2]
　　（1）格柵及進(jìn)水泵房。格柵井與進(jìn)水泵集水井合建，格柵井內(nèi)設(shè)兩臺(tái)回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，每臺(tái)格柵間隙16mm，寬度1300mm；格柵的啟停由PLC根據(jù)柵前、后水位差自動(dòng)控制，也可由現(xiàn)場(chǎng)人工就地控制。分離后的柵渣經(jīng)提升收集后外運(yùn)填埋。而鑒于城市發(fā)展對(duì)衛(wèi)生安全及環(huán)境保護(hù)的要求，將格柵除污機(jī)建于室內(nèi)，這樣有利于進(jìn)行臭氣的收集處理。
　　進(jìn)水泵集水井內(nèi)設(shè)高效污水潛污泵4臺(tái)，每臺(tái)水泵流量840m3/h，揚(yáng)程18m,可以根據(jù)水位控制水泵開(kāi)停也可以使水泵按順序輪換工作。同時(shí)，每臺(tái)水泵可根據(jù)進(jìn)水情況通過(guò)變頻器實(shí)施變頻，保持運(yùn)行于高效點(diǎn)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
　　（2）細(xì)格柵及旋流沉砂池。本工程細(xì)格柵間與旋流沉砂池合建，格柵間內(nèi)設(shè)兩臺(tái)自清式格柵除污機(jī)，每臺(tái)格柵間隙3mm，寬度1900mm，格柵傾角60°；細(xì)格柵由現(xiàn)場(chǎng)PLC根據(jù)格柵前后的水位差自動(dòng)控制啟停，經(jīng)格柵分離出的柵渣由螺旋輸送機(jī)輸送至壓榨機(jī)減容后裝車外運(yùn)。格柵間內(nèi)的臭氣經(jīng)由收集裝置排至除臭系統(tǒng)。
　　本工程設(shè)兩座旋流式沉砂池，單座池徑3650mm，池深4340mm，處理能力為1980m3/h。沉砂池日產(chǎn)砂量1.8m3，每座沉砂池各采用一臺(tái)氣提泵定期將池內(nèi)沉砂排至砂水分離器，該氣提泵分別配套一臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)（風(fēng)量1.83m3/min，升壓0.06Mpa）；進(jìn)入砂水分離器的沉砂經(jīng)砂水分離后裝車外運(yùn)。
　　（3）循環(huán)式活性污泥反應(yīng)池（CAST池）[2][3]。近期CAST池按3萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)計(jì)，設(shè)一組CAST池，池內(nèi)分4座反應(yīng)池；預(yù)留一組4座CAST反應(yīng)池位置作為遠(yuǎn)期發(fā)展之用；每座反應(yīng)池的平面尺寸為69.3m×22m，最大水深5.0m，超高0.8m，單池有效容積為7623m3，每組反應(yīng)池總有效容積30492m3。每座反應(yīng)池分為生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，選擇區(qū)的容積約占反應(yīng)池總?cè)莘e的10%~15%；反應(yīng)池BOD5污泥負(fù)荷0.095kgBOD5/(kgMLSS•d)；池內(nèi)混合液懸浮物質(zhì)量濃度（MLSS）為4000mg/L；TN污泥負(fù)荷0.021kg/(kg•d)；TP污泥負(fù)荷0.002kg/(kg•d)；主反應(yīng)區(qū)氣水比為7.07。
　　循環(huán)式活性污泥(CAST)反應(yīng)池的設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)周期為4小時(shí)，其中進(jìn)水曝氣2小時(shí),沉淀1小時(shí),潷水1小時(shí)，每座反應(yīng)池按時(shí)間順序間歇運(yùn)行，同組四座反應(yīng)池輪流進(jìn)出水，從整體看，進(jìn)水和出水是連續(xù)的，見(jiàn)表2
　　CAST池運(yùn)行工況表表2
　　時(shí)間
　　池號(hào) 1 2 3 4
　　1#
　　進(jìn)水曝氣 沉淀 潷水
　　3# 潷水
　　進(jìn)水曝氣 沉淀
　　2# 沉淀 潷水
　　進(jìn)水曝氣
　　4#
　　進(jìn)水曝氣 沉淀 潷水
　　進(jìn)水曝氣
　　但各池是間歇的，每相鄰兩座CAST池為一個(gè)生化處理系統(tǒng)（如1、2號(hào)池），同一時(shí)間只有不同系統(tǒng)的兩池進(jìn)水和曝氣（如1、3號(hào)池），只有一個(gè)池在沉淀或潷水。
　　反應(yīng)池在進(jìn)水的同時(shí)進(jìn)行曝氣、回流污泥，設(shè)計(jì)回流比20%~30%；設(shè)回流污泥泵5臺(tái)（其中1臺(tái)庫(kù)房備用），單泵流量140m3/h，揚(yáng)程7.0m，配用電機(jī)功率為7.5kW；回流污泥泵將主反應(yīng)區(qū)處于“饑餓”狀態(tài)的活性污泥泵送至選擇區(qū)，在污泥選擇區(qū)通過(guò)設(shè)在其內(nèi)的潛水?dāng)嚢铏C(jī)與來(lái)自旋流沉砂池的富含有機(jī)污染物的來(lái)水充分混合；潛水?dāng)嚢铏C(jī)共設(shè)9臺(tái)，每座反應(yīng)池的選擇區(qū)內(nèi)設(shè)2臺(tái)，庫(kù)房備用1臺(tái)，攪拌機(jī)由設(shè)備廠商根據(jù)選擇區(qū)水力流態(tài)的分析確定型號(hào)及布置位置，槳葉直徑Ø520mm，電機(jī)功率3.0kw；
　　主反應(yīng)區(qū)的曝氣強(qiáng)度和曝氣歷時(shí)可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)及該反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溶解氧進(jìn)行調(diào)整，使主反應(yīng)區(qū)的溶解氧值逐步達(dá)到2~3mg/L，致使反應(yīng)池有機(jī)物降解、同步硝化反硝化、生物過(guò)量攝磷等生化反應(yīng)處于最佳的環(huán)境中；
　　在完成曝氣反應(yīng)和靜態(tài)沉淀后，反應(yīng)池開(kāi)始潷水和排泥；每座反應(yīng)池設(shè)計(jì)最大潷水高度1.31m，平均潷水高度0.91m，設(shè)計(jì)最大潷水量1800m3/h，在每座反應(yīng)池末端設(shè)一臺(tái)一拖二式的搖臂潷水器，將泥水分離后的水潷出池外。
　　剩余污泥泵設(shè)置在反應(yīng)池后端的泵井內(nèi)，共4臺(tái)，單泵流量75m3/h，揚(yáng)程15m；正常工作時(shí)，每座反應(yīng)池對(duì)應(yīng)一臺(tái)剩余污泥泵，相鄰兩座反應(yīng)池的剩余污泥泵干式安裝在同一座泵坑內(nèi)，在其中一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障情況下可以通過(guò)切換裝置實(shí)現(xiàn)互相備用；剩余污泥泵在潷水階段的后期通過(guò)池內(nèi)的多點(diǎn)吸泥管將剩余污泥抽送至污泥緩沖池，經(jīng)提升至污泥脫水機(jī)脫水縮容外運(yùn)。
　　每座反應(yīng)池的主反應(yīng)區(qū)設(shè)置膜片式微孔曝氣器2959個(gè)，供氣量大，氧轉(zhuǎn)移率高，單個(gè)曝氣器設(shè)計(jì)供氣量1~3m3／h。
　　生化池的進(jìn)水、曝氣、回流、沉淀、潷水、排泥可在控制室內(nèi)按時(shí)間順序進(jìn)行集中控制。進(jìn)水水量、水質(zhì)的波動(dòng)可以根據(jù)進(jìn)、出水水量、水質(zhì)通過(guò)調(diào)整鼓風(fēng)量、曝氣時(shí)間、污泥回流比、排泥量及運(yùn)行周期等運(yùn)行參數(shù)來(lái)控制。
　�。�4）鼓風(fēng)機(jī)房。主要為循環(huán)式活性污泥反應(yīng)池的曝氣裝置提供氣源，為了空氣管路布置順暢，盡量減少空氣管路的壓降，鼓風(fēng)機(jī)房考慮近遠(yuǎn)期分別設(shè)置，近期鼓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)3臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，2用1備，其中一臺(tái)工作的鼓風(fēng)機(jī)交替為同組2座反應(yīng)池供氣；另一臺(tái)工作的鼓風(fēng)機(jī)交替為其余同組另2座反應(yīng)池供氣；備用的鼓風(fēng)機(jī)可替代任一臺(tái)發(fā)生故障的工作鼓風(fēng)機(jī)。
　　每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量Q=75Nm3/min，設(shè)計(jì)升壓P=58.8Kpa。鼓風(fēng)機(jī)可根據(jù)設(shè)在循環(huán)式活性污泥反應(yīng)池主反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溶解氧的變化，通過(guò)變頻調(diào)速自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣量，實(shí)現(xiàn)在滿足供氣量要求下的節(jié)能降耗。
　�。�5）紫外消毒渠。采用紫外消毒工藝，本工程近期設(shè)一座紫外消毒渠，遠(yuǎn)期再增設(shè)一座消毒渠。紫外消毒渠的設(shè)計(jì)流量為近期高日高時(shí)流量0.497m3/s。消毒渠長(zhǎng)約5.60m，寬1.02m，水深1.3m。渠內(nèi)設(shè)4個(gè)紫外消毒模塊，消毒指標(biāo)：糞大腸菌群數(shù)≤10000L-1，消毒渠旁共壁建一座超越渠，以便檢修維護(hù)；消毒渠全部設(shè)備由自備的控制設(shè)備控制，運(yùn)行操作簡(jiǎn)便，可無(wú)人長(zhǎng)期管理。
　�。�6）污泥處理系統(tǒng)。污泥處理單元的設(shè)備按近期規(guī)模配置，建筑尺寸按遠(yuǎn)期考慮。來(lái)自CAST池的剩余污泥在此進(jìn)行濃縮脫水，使其體積降至最低以便于運(yùn)輸處置。剩余污泥產(chǎn)量近期處理規(guī)模573m3/d（含水率99.2%），設(shè)污泥緩沖池、污泥脫水間各一座；其中污泥緩沖池有效容積326m3，內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)保證污泥均質(zhì)。污泥脫水間內(nèi)設(shè)有臥式螺旋沉降離心機(jī)2臺(tái)(遠(yuǎn)期增設(shè)一臺(tái))，單機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑Ø520mm，及其配套螺旋輸送機(jī)，污泥投配泵、污泥切割機(jī)，絮凝劑計(jì)量泵、沖洗水泵、自動(dòng)絮凝劑制備裝置。來(lái)自污泥緩沖池的污泥經(jīng)污泥投配泵送至臥式螺旋沉降離心機(jī)進(jìn)行脫水，為了保證脫水效果，脫水前的污泥按污泥干重的0.1%~0.4%的比例投加絮凝劑PAM，PAM配藥濃度為0.5%。經(jīng)脫水后的污泥泥餅由無(wú)軸螺旋輸送機(jī)送至污泥堆場(chǎng)，定期裝車外運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)衛(wèi)生填埋。
　　3.經(jīng)濟(jì)效益分析
　　由于設(shè)計(jì)期間，三材等建筑材料價(jià)格較高，該工程預(yù)算總投資約6359余萬(wàn)元，隨著建材價(jià)格的調(diào)整，工程建設(shè)投資將會(huì)得到有效的控制；工程近期總用電負(fù)荷731kVA，單位水量能耗為0.288kWh/m3。污水處理的噸水能耗指標(biāo)受很多因素影響，如進(jìn)水情況，出水要求，處理工藝流程，工程所處的地理位置等。該污水處理廠能耗指標(biāo)相比其它處理工藝略占優(yōu)勢(shì)，噸水能耗指標(biāo)處于平均值。目前，文城污水處理廠已建成通水，并已投入試運(yùn)行階段，出水COD等污染物指標(biāo)完全達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中規(guī)定的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，即工程的設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)；該工程的建成和運(yùn)行，將改善文昌市的水環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)市民的健康，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)的發(fā)展；該污水處理廠的建成對(duì)保證海南省文昌市經(jīng)濟(jì)建設(shè)及環(huán)境治理都有深遠(yuǎn)的效益。
　　4.結(jié)語(yǔ)
　　（1）通過(guò)工程設(shè)計(jì)及實(shí)地考察，循環(huán)活性污泥法處理工藝將SBR技術(shù)和生物選擇器加以有機(jī)結(jié)合，具有優(yōu)異的抑制污泥膨脹能力，降低了運(yùn)行管理的難度，適用當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)行管理水平；循環(huán)活性污泥法處理工藝因采用非限制曝氣方式，即邊進(jìn)水邊曝氣的曝氣方式，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，其控制靈活，可根據(jù)實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)工程進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)，保證了出水水質(zhì)穩(wěn)定。
　　（2）循環(huán)式活性污泥處理工藝相比傳統(tǒng)活性污泥法具有工藝流程簡(jiǎn)潔、布置緊湊，處理構(gòu)筑物較少，節(jié)約用地的優(yōu)勢(shì)，采用該處理工藝明顯節(jié)省了工程建設(shè)投資；工程設(shè)計(jì)通過(guò)優(yōu)化工藝路線，采用合理的控制方法，優(yōu)選節(jié)能設(shè)備，在保證工程正常運(yùn)行的前提下，降低了工程的運(yùn)行成本。
　　參考文獻(xiàn)
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