天津市小區(qū)生活污水CASS處理工藝

小區(qū)污水處理站的設(shè)計(jì)原則及常用工藝流程， 詳細(xì)介紹了CASS 工藝處理小區(qū)污水具有出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、管理簡(jiǎn)單、占地少、產(chǎn)泥量低等特點(diǎn)。CASS 工藝的出水經(jīng)過膜過濾和消毒處理即可達(dá)到中水回用的標(biāo)準(zhǔn)， 為小區(qū)污水處理及回用提供了一種可供選擇的工藝及配套設(shè)備。天津市小區(qū)生活污水CASS處理工藝

1 概述

　　建筑小區(qū)是具有一種功能或多種功能的相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域， 其排水系統(tǒng)通常不在城市市政管網(wǎng)覆蓋范圍之內(nèi)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)， 必須設(shè)置獨(dú)立的污水處理設(shè)施， 這就是我們所指的小區(qū)污水處理。

　　小區(qū)污水系統(tǒng)的處理能力， 各國(guó)并無(wú)統(tǒng)一的限定。前蘇聯(lián)曾建議單個(gè)構(gòu)筑物的處理能力不宜超過1 400 m3/d ， 美國(guó)則把處理能力限定在3 785 m3/d的范圍內(nèi)。根據(jù)我國(guó)情況， 建議把污水量在4 000m3/d 以下的處理廠定義為小區(qū)污水處理廠。

　　小區(qū)污水不同于城市污水（常包括部分工業(yè)廢水）， 屬于生活污水范疇。其水質(zhì)水量特征可概括為：水質(zhì)水量變化較大， 污染物濃度偏低， 即比城市污水低， 污水可生化性好， 處理難度小。

　　小區(qū)污水的處理工藝因污水排入的水體功能不同而異， 常用處理方法有：化糞池、一級(jí)處理（初次沉淀池）、生物二級(jí)處理及二級(jí)處理后再經(jīng)過濾消毒回用等。由于小區(qū)污水量較小， 管理者水平不高， 所以在工藝設(shè)計(jì)時(shí)盡可能選用無(wú)污泥或少污泥的處理工藝， 以防因污泥處理不善造成二次污染。本文在介紹小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)原則及常用流程的基礎(chǔ)上， 重點(diǎn)介紹了周期循環(huán)活性污泥（CASS）工藝處理小區(qū)污水及回用的設(shè)計(jì)參數(shù)與應(yīng)用情況。　

2 小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)原則及常用流程

　　2.1 設(shè)計(jì)原則

　　（1）一般來說， 不同小區(qū)對(duì)出水的要求差異較大， 應(yīng)根據(jù)我國(guó)《地面環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838 -88）

　　和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978 -96）的有關(guān)規(guī)定和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求確定處理程度， 以確保出水水質(zhì)。

　　（2）污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)和建設(shè)必須結(jié)合小區(qū)的整體規(guī)劃和建筑特點(diǎn)， 即外觀設(shè)計(jì)上要與小區(qū)建筑環(huán)境相協(xié)調(diào)， 以求美觀。

　　（3）在污水處理工藝上力求簡(jiǎn)單實(shí)用， 以方便管理。

　　（4）在高程布置上應(yīng)盡量采用立體布局， 充分利用地下空間。平面布置上要緊湊， 以節(jié)省用地。

　　（5）污水處理廠位置應(yīng)盡可能位于小區(qū)下風(fēng)向，與其它建筑物有一定的距離， 以減少對(duì)環(huán)境的影響。

　　（6）設(shè)備化， 定型化， 模塊化， 施工安裝方便， 運(yùn)行簡(jiǎn)易， 設(shè)備性能穩(wěn)定， 適合分期建設(shè)。

　　（7）處理程度高， 污泥產(chǎn)量少， 并盡可能采用節(jié)能處理技術(shù)。

　　（8）處理構(gòu)筑物對(duì)水力負(fù)荷和有機(jī)物負(fù)荷的適應(yīng)范圍較大， 使系統(tǒng)有較好的經(jīng)受沖擊負(fù)荷的能力。

　　（9）小區(qū)內(nèi)的人口是逐漸增加的， 因此小區(qū)污水處理廠應(yīng)留有發(fā)展余地。

　　2.2 常用流程

　　根據(jù)小區(qū)廢水處理的原則， 應(yīng)選擇處理效果穩(wěn)定、產(chǎn)泥少、節(jié)能的處理方法。小區(qū)系統(tǒng)中的各類建筑物一般均建有化糞池， 所以化糞池應(yīng)與污水處理方法相結(jié)合。常用的工藝流程有：①污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→接觸氧化池→沉淀池→出水?②污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→曝氣池→沉淀池污泥回流→出水?③污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→SBR池或CASS 池→出水?④污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→混凝沉淀（加藥）→過濾→出水（物化方法）?⑤污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→接觸氧化池→混凝過濾（加藥）→出水。

　　國(guó)內(nèi)小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)中組合式處理廠曾風(fēng)靡一時(shí)， 組合式處理指裝配好的或易于組裝的定型設(shè)備， 其主要優(yōu)點(diǎn)是施工快， 不占綠地。但實(shí)際應(yīng)用表明， 存在不少問題。如設(shè)備的維修管理困難， 對(duì)運(yùn)行情況考核不便， 單機(jī)處理水量有限， 使用壽命等均有待時(shí)間驗(yàn)證。根據(jù)工程設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)， 建議日處理能力1 000 m3 以上的污水處理廠宜采用地上式。在水量不大， 場(chǎng)地十分緊張時(shí)可考慮用埋地設(shè)備。

 3 CASS 工藝處理小區(qū)污水

　　3.1 工作原理

　　CASS （Cy clic Activated Sludge System）是在SBR 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 即在SBR 池內(nèi)進(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器， 實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進(jìn)水）， 間歇排水。設(shè)置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細(xì)菌， 其容積約占整個(gè)池子的10 %。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累， 使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段（基質(zhì)積累）， 隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段， 以完成整個(gè)基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。

　　據(jù)有關(guān)資料介紹， 污泥膨脹的直接原因是絲狀菌的過量繁殖。由于絲狀菌比菌膠團(tuán)的比表面積大， 因此有利于攝取低濃度底物。但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小， 在高底物濃度下菌膠團(tuán)和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖， 但由于膠團(tuán)細(xì)菌比增殖速率較大， 其增殖量也較大， 從而較絲狀菌占優(yōu)勢(shì)， 這樣利用基質(zhì)作為推動(dòng)力選擇性地培養(yǎng)膠團(tuán)細(xì)菌， 使其成為曝氣池中的優(yōu)勢(shì)菌。所以， 在CASS 池進(jìn)水端增加一個(gè)設(shè)計(jì)合理的生物選擇器，可以有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)和繁殖， 克服污泥膨脹， 提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　CASS 工藝對(duì)污染物質(zhì)降解是一個(gè)時(shí)間上的推流過程， 集反應(yīng)、沉淀、排水于一體， 是一個(gè)好氧-缺氧-厭氧交替運(yùn)行的過程， 因此具有一定脫氮除磷效果。

　　3.2 與傳統(tǒng)活性污泥法的比較

　　與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比， CASS 工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）建設(shè)費(fèi)用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備， 建設(shè)費(fèi)用可節(jié)省20 %～ 30 %。

　　工藝流程簡(jiǎn)潔， 污水廠主要構(gòu)筑物為集水池、沉砂池、CASS 曝氣池、污泥池， 布局緊湊， 占地面積可減少35 %。

　　（2）運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省。由于曝氣是周期性的， 池內(nèi)溶解氧的濃度也是變化的， 沉淀階段和排水階段溶解氧降低， 重新開始曝氣時(shí)， 氧濃度梯度大， 傳遞效率高， 節(jié)能*， 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用可節(jié)省10 %～ 25 %。

　　（3）有機(jī)物去除率高， 出水水質(zhì)好。不僅能有效去除污水中有機(jī)碳源污染物， 而且具有良好的脫氮、除磷功能。

　　（4）管理簡(jiǎn)單， 運(yùn)行可靠， 不易發(fā)生污泥膨脹。

　　污水處理廠設(shè)備種類和數(shù)量較少， 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單， 運(yùn)行安全可靠。

　　（5）污泥產(chǎn)量低， 性質(zhì)穩(wěn)定。

　　3.3 曝氣方式的選擇

　　由于小區(qū)大都是居民居住區(qū)， 對(duì)環(huán)境的要求比較高， 因此污水廠建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮噪音擾民問題和污水廠操作人員的工作環(huán)境， 采用水下曝氣機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)曝氣可有效解決噪音污染。另外，由于CASS 工藝*的運(yùn)行方式， 采用水下曝氣機(jī)可省去復(fù)雜的管路及閥門， 安裝、維修方便， 使用靈活， 可根據(jù)進(jìn)出水情況開不同的臺(tái)數(shù)， 在保證效果的條件下， 達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

　　3.4 撇水方式的選擇

　　撇水機(jī)是CASS 工藝的關(guān)鍵組成部分， 其性能是否穩(wěn)定可靠直接影響到CASS 工藝的正常運(yùn)行。目前， 國(guó)內(nèi)外對(duì)撇水機(jī)仍在進(jìn)行研究和開發(fā)， 按照目前所用的原理， 撇水機(jī)可分為三種類型， 即浮球式、旋轉(zhuǎn)式和虹吸式。撇水機(jī)研制的關(guān)鍵是解決潷水過程中， 堰口、導(dǎo)水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動(dòng)態(tài)平衡， 使之可隨排水量的不同調(diào)整浮動(dòng)水堰浸沒的深度， 并隨水位均勻地升降， 將排水對(duì)底層污泥的干擾降低到低限度， 保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。

　　我院自主研制開發(fā)的撇水機(jī)屬絲杠旋轉(zhuǎn)式， 自動(dòng)撇水裝置主要組成部分是：潷水器、可擾動(dòng)的軟管、水位控制器、可伸縮推動(dòng)桿和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。其中潷水器又叫自動(dòng)浮動(dòng)式水堰， 上部為堰口和防止浮給水排水Vol.27 No.7 2001 65 渣進(jìn)入出水的浮筒， 下部出水管兼起支撐作用， 部分浸沒在水中， 通過可伸縮推動(dòng)桿使方形堰口達(dá)到連續(xù)均勻地排出反應(yīng)池中的上清液。具有升降平穩(wěn)、排水均勻、自動(dòng)控制、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

　　3.5 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

　　CASS 設(shè)計(jì)參數(shù)：污泥負(fù)荷0 .1 ～ 0.2 kgBOD5/（kgMLSS·d）， 污泥齡15 ～ 30 d 。

　　水力停留時(shí)間12 h ， 工作周期4 h ， 其中曝氣2.5 h ， 沉淀0 .75 h ， 排水0 .5 ～ 0 .75 h 。

4 CASS 工藝的出水回用

　　*， 水資源緊缺已經(jīng)成為世界性問題。我國(guó)也同樣面臨水資源短缺的現(xiàn)實(shí)。我國(guó)目前人均年占有水資源2 700 m3 ， 僅相當(dāng)于世界平均水平的1/4 。我國(guó)的城市缺水現(xiàn)象更為嚴(yán)重， 在300 多個(gè)大中城市中有180 個(gè)城市缺水， 其中50 多個(gè)城市嚴(yán)重缺水。以北京為例， 全市水資源人均占有量?jī)H為全國(guó)人均占有量1/6 ， 而其年用水量已達(dá)42 億m3 ， 每年大約缺水7 ～ 10 億m3 。由于水資源的短缺， 近年來城市供水水價(jià)持續(xù)上漲， 小區(qū)污水經(jīng)過適當(dāng)處理后， 用于小區(qū)綠化、廁所便器沖洗、洗車和清潔等有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　通過過濾和消毒處理后， 就可以作為中水回用。

　　過濾采用膜分離技術(shù)， 膜分離技術(shù)是物質(zhì)分離技術(shù)中的一個(gè)單元操作。膜法分離的特點(diǎn)是動(dòng)力為壓力， 不伴隨大量熱量變化。因而有節(jié)能、可連續(xù)操作、便于自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。為開拓CASS 工藝的出水回用領(lǐng)域， 開發(fā)了一種新型過濾膜（盤片式過濾膜）， 該膜具有通量大、壽命長(zhǎng)、耐污染強(qiáng)度大、易于反沖洗等優(yōu)點(diǎn)。工程應(yīng)用表明具有良好的應(yīng)用前景。

　　由于小區(qū)污水中含有致病細(xì)菌， 消毒后回用可確保使用安全， 在膜過濾前進(jìn)行消毒還有利于對(duì)膜的保護(hù)。消毒采用次氯酸鈉消毒劑即可達(dá)消毒要求。

　　污水處理量在1 000 m3/d 以上時(shí)， 其污泥處理一般采用濃縮后脫水處理的方法， 小規(guī)模時(shí)由于所產(chǎn)污泥量少， 一般濃縮后定期用大糞車外運(yùn)填埋或作農(nóng)肥。

　　在多個(gè)工程應(yīng)用基礎(chǔ)上， 近期推出的CASS +膜過濾工藝已經(jīng)應(yīng)用于裝備指揮技術(shù)學(xué)院污水處理及回用（2 000 m3/d）、總參某部污水處理及回用（3 000 m3/d）和中華人民共和國(guó)濟(jì)南海關(guān)污水處理及回用（100 m3/d）等工程。在濟(jì)南海關(guān)的污水工程設(shè)計(jì)中， 充分利用所提供的地形， 既保護(hù)了原有的綠化統(tǒng)一規(guī)劃， 又可以利用處理后的水進(jìn)行綠化和沖洗車輛， 節(jié)約了大量的自來水， 使用戶受益匪淺。

5結(jié)論

　　在水資源日益緊缺的今天， 將處理后的水回用于綠化、沖洗車輛和沖洗廁所， 其應(yīng)用前景廣泛。周期循環(huán)活性污泥工藝具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、處理效果好、操作管理運(yùn)行簡(jiǎn)單的特點(diǎn)， 實(shí)際運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)中央集中控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)自動(dòng)控制， 經(jīng)過多個(gè)工程實(shí)際應(yīng)用， 該工藝的配套設(shè)備潷水器和水下射流曝氣機(jī)已經(jīng)成熟， 其出水經(jīng)過濾和消毒處理后可以達(dá)到中水回用的標(biāo)準(zhǔn)， 根據(jù)實(shí)際需求， 可以設(shè)計(jì)成地埋式或半地埋式， 因此具有節(jié)省占地的優(yōu)勢(shì)。中水回用勢(shì)在必行， 周期循環(huán)活性污泥+膜過濾工藝為小區(qū)污水處理及回用提供了新的工藝和配套設(shè)備。