某CASS工艺污水处理厂脱氮除磷运行分析

某CASS工艺污水处理厂脱氮除磷运行分析

摘要：分析了某CASS工艺污水处理厂2008年10月至2009年9月的运行现状，提出了系统脱氮除磷效率难以提高的影响因素有污泥负荷、系统的溶解氧浓度和选择区的水力条件，并提出了改造措施，经过改造，系统的脱氮除磷效率有所加强。
关键词：循环式活性污泥法（CASS）  脱氮  除磷
        1 工艺运行现状
        某污水处理厂位于北方地区，采用循环式活性污泥法（CASS）处理工艺，设计规模为2万吨/日。
        根据2008年10月至2009年9月的监测数据，污水厂月均进水量为1.23~2.08万吨/日，平均进水量为1.74万吨/日，最高值出现在2009年2月，最低值出现在2009年6月。
        在进出水水质方面，BOD5进水浓度为152.4~203.5mg/L，平均浓度为177.2mg/L，出水浓度为15.2~17.8mg/L，去除率在90%以上；CODCr进水浓度为305.3~385.1mg/L，平均浓度为341.8mg/L，出水浓度为45.3~67.4mg/L，去除率在83%以上；SS进水浓度为200.2~225.3mg/L，平均浓度为218.6mg/L，出水浓度为13.4~18.6mg/L，去除率在90%以上；NH3-N进水浓度为35.3~48.1mg/L，平均浓度为44.7mg/L，出水浓度为4.31~7.15mg/L，去除率在85%以上；TN进水浓度为45.9~60.2mg/L，平均浓度为57.2mg/L，出水浓度为24.1~28.2mg/L去除率在53%以上；TP进水浓度为5.14~6.42mg/L，平均浓度为5.96mg/L，出水浓度为2.01~2.56mg/L，去除率在60%以上。
        从上述水质分析可知，系统的碳化、硝化效果较高，脱氮除磷效率不高。
        2 脱氮除磷状况分析
        2.1 污泥负荷的影响 生物脱氮和除磷是一对矛盾，脱氮需要长泥龄、低负荷，而除磷需要短泥龄、高负荷。而污泥负荷同进水浓度、污泥浓度密切相关，进水浓度越高，排泥量越少，CASS池内污泥浓度越高，污泥负荷越低，脱氮效果较好，而除磷效果不理想，供氧量越高。因此，控制合适的污泥负荷，是保证系统脱氮除磷效果、节约能耗的关键因素。
        从本厂的实际运行来看，每组CASS池配置一台剩余污泥泵，且没有刮泥机和泥斗，在刚开始排泥的几分钟内，排出的剩余污泥浓度较高，但当泵边缘的污泥抽完之后，池内清水也被吸入到泵中，导致剩余污泥浓度明显降低，最终CASS池污泥浓度降至约4000mg/L无法进一步降低，污泥负荷也难以提高，一定程度上影响了除磷效果。根据本厂实际情况，污泥负荷的取值应优先满足生物脱氮，兼顾生物除磷，据统计，污泥负荷在0.1kgBOD5 /(kgMLVSS·d)时，系统具有良好的硝化和反硝化效果，此时除磷效率也较高，因此，应改善系统的排泥设施，由单点吸泥改为多点吸泥，保证系统的排泥效果，控制合适的污泥负荷。         2.2 溶解氧的影响
        2.2.1 选择区溶解氧的影响 选择区的主要功用是在其中进行磷的释放，为后续主曝气区磷的过量吸收创造条件；同时污泥回流液中含有的硝酸盐也可在此得以反硝化，因此选择区应该维持缺氧-厌氧状态。但根据现场实测，选择区内溶解氧较高，多数时段维持在3mg/L左右，最高可达5mg/L。通过调研，原因有两点：一是选择区内采用粗孔曝气搅拌，二是配水井的两级跌水富氧。根据本厂实际，将选择区内原来的连续搅拌方式调整为间歇小气量搅拌，或设置搅拌器，此外，需对配水井渠道上设置消能板，对跌水进行缓冲，防止富氧。
        2.2.3 主曝气区溶解氧的影响 CASS池主曝气区内主要完成降解有机物、同时硝化反硝化和吸磷过程。对于同时硝化反硝化过程，要求控制供氧强度并维持主曝气区内溶解氧在0.5-1mg/L范围内，使絮体外周能保证有一个好氧环境进行硝化，同时由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度则能较好地渗透到絮体的内部，从而实现有效地反硝化过程。
        实际运行发现，主曝气区内的溶解氧无法精确控制在0.5-1mg/L范围内，鼓风机在最小气量情况下，主曝气区内的溶解氧一般在1.5mg/L左右，系统难以保证较好的同步硝化反硝化效果，根据本厂实际，可在鼓风管道上设置排入大气的放泄口，同时利用阀门来调整气量。
        2.3 水力条件的影响 在选择区内主要进行磷的释放和反硝化过程，需要保持泥水的充分混合，停留时间一般应在1h左右。根据理论，本厂选择区内停留时间应为50min，然而实际停留时间达不到50min。根据设计，由于选择区内设有挡板，污水的流动状态应该是在左右和上下方向同时出现S型，能使泥水实现充分混合。然而由于挡板底部通道很容易被污泥堵塞，水流很难在上下方向形成S型流动，因此污水在选择区内只能实现在表面的S型流动，出现短流，停留时间大大缩短，严重影响了磷的释放和反硝化过程。根据本厂实际，应对选择区挡板进行改造，使泥水实现充分混合，保证停留时间。
        3 改造效果
        本厂2009年11月按照上述要求对系统进行了改造，2010年1月改造完毕，经过调试运行，系统在污泥负荷为0.1kgBOD5 /(kgMLVSS·d)，选择区溶解氧在0~0.5mg/L，主曝气区溶解氧在0.5~1.0mg/L的情况下，系统的脱氮率提高了10%，达63%以上，除磷率提高了5%，达65%以上，改造效果良好。
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