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北京航天城污水處理廠CASS法工藝調(diào)試及運行(圖文)

作者:北京中天恒遠 發(fā)布于:2018-01-20 12:08瀏覽量:

  北京航天城污水處理廠是跨世紀(jì)國家重點工程的配套設(shè)施。該污水處理廠分兩期建設(shè),一期工程于1996年12月破土動工,至1998年4月建成并投入設(shè)備調(diào)試及試運行,7月29日經(jīng)北京市環(huán)保局驗收后轉(zhuǎn)入正常運轉(zhuǎn)。近期排放污水量7 200m3/d,遠期14 400m3/d。廢水主要包括生活污水、工業(yè)廢水和醫(yī)院污水,各自所占比例為81.5%、18.0%、0.5%,其污水主要是生活污水,主要污染物包括:有機物、懸浮物和油類等。設(shè)計進出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)(北京市綜合廢水排放二級標(biāo)準(zhǔn))見表1。

  1 工藝概況

  1.1 工藝簡介

  在大量文獻調(diào)研基礎(chǔ)上,通過方案篩選,我們選用周期循環(huán)活性污泥法(Cyclic Activated Sludge System,簡稱CASS)。該工藝比較早是美國川森維柔廢水處理公司1975年研究成功并推廣應(yīng)用的廢水處理技術(shù)專利。為將該工藝引進、消化,探討適合 我國國情的新型污水處理工藝,總裝備部工程設(shè)計研究總院環(huán)保中心于1994年在實驗室進行了模擬試驗研究,并成功地應(yīng)用于北京航天城污水處理廠。

  1.2 工藝流程

  污水處理廠高程布置如圖1所示。污水中含有較大顆粒的懸浮物和漂浮物,經(jīng)過格柵截留,除去上述污染物,防止后續(xù)處理構(gòu)筑物管道、閥門和水泵機組堵塞。污水 經(jīng)集水池用潛污泵抽至沉砂池,在沉砂池中可除去比重較大的無機顆粒,污水經(jīng)沉砂池后由配水管自流進入CASS池進行生物處理,出水達標(biāo)后,部分用作農(nóng)田灌 溉或池塘補充水,剩余部分排放。

  

 

  CASS池是污水處理廠的核心,它在SBR的基礎(chǔ)上前部設(shè)置了生物選擇區(qū),后部安裝了可升降的自動潷水器,曝氣、沉淀、排水均在同一池子內(nèi)周期性循環(huán)進 行。生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)之間由隔墻隔開,污水由生物選擇區(qū)通過隔墻下部進入主反應(yīng)區(qū),托動水層緩慢上升。整個CASS池平面24m×24m,主反應(yīng)區(qū)和 預(yù)反應(yīng)區(qū)長度分別為19.25m和3.75m,寬度方向分4格,每格可獨立運行,池深5m,有效水深4.5m(污泥區(qū)高1.3m,緩沖區(qū)高1.7m),活 性污泥界面以上比較小水深為1.34m,每周期排水比約為1/3,CASS反應(yīng)池構(gòu)造簡圖示于圖2。

  

 

  2 工程調(diào)試和試運行

  污水處理廠調(diào)試及試運行是污水處理工程建設(shè)的重要階段,是檢驗污水處理廠前期設(shè)計、施工、安裝等工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。設(shè)備安裝完工后,按單體調(diào)試、局部聯(lián) 合調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)合試運轉(zhuǎn)三個步驟進行。污泥的培養(yǎng)馴化采用接種培養(yǎng)法,具體是在CASS池中加入其它污水處理廠濃縮脫水后的污泥,悶曝24h,此后每天排 出部分上清液并加入新的污水,逐步加大負荷,此階段不排泥。培養(yǎng)期間應(yīng)通過鏡檢密切觀察CASS池中微生物相的變化;同時進行進、出水水質(zhì)及反映活性污泥 性能指標(biāo)的測定,包括:SV、MLSS、SVI、COD、BOD5等。隨著微生物培養(yǎng)時間的增加,檢測到污泥中有大量活躍的原生動物和少量的后生動物,此 時SVI=80mL/g~100mL/g,SV=18%~20%,MLSS=1 200mg/L~1 800mg/L,表明活性污泥培養(yǎng)基本成功。此階段完成后即可進入污水廠全面試運行階段。

  污水廠試運行是指在滿負荷進水條件下,優(yōu)化、摸索運行參數(shù),取得比較佳的去除效果,同時對工程整體質(zhì)量進一步全面考核,為今后長期穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。此階段 大致包括以下幾方面工作:潷水器控制參數(shù)的確定,CASS池運行周期及曝氣、沉淀、排水、閑置時間的分配,自控系統(tǒng)的校正、污泥脫水過程中混凝劑的投加量 等。

  2.1 潷水器控制參數(shù)的確定

  CASS工藝的特點是程序工作制,可依據(jù)進、出水水質(zhì)變化來調(diào)整工作程序,保證出水效果。潷水器是CASS工藝中的關(guān)鍵設(shè)備,工程采用的潷水器是我院環(huán)保 中心和四達水處理公司在模擬試驗基礎(chǔ)上開發(fā)成功的新型潷水設(shè)備。該潷水器采用絲杠套筒式,通過電機的運動,帶動絲杠上下移動,從而帶動連接于絲杠末端的浮 動式潷水堰,完成潷水過程。

  每次潷水階段開始時,潷水器以事先設(shè)定的速度首先由原始位置降到水面,然后隨水面緩慢下降,下降過程為:下降10s,靜止?jié)?0s,再下降10s,靜止 潷水30s…,如此循環(huán)運行直至設(shè)計排水比較低水位,通過潷水器的堰式裝置迅速、穩(wěn)定、均勻地將處理后的上清液排至排水井,潷水器下降速度與水位變化相當(dāng), 排出的始終是比較上層的上清液,不會擾動已沉淀的污泥層。潷水器上升過程是由低水位連續(xù)升至比較高位置,即原始位置,上升時間通過調(diào)試摸索確定。潷水器在運行 過程中設(shè)有限位開關(guān),保證潷水器在安全行程內(nèi)工作。調(diào)試工作主要是根據(jù)進出水水質(zhì)及水量來探索潷水器的排水時間、潷水器比較佳下降速度及排水結(jié)束后潷水器的 上升時間。

  2.2 CASS池運行周期的確定

  根據(jù)實驗室小試結(jié)果,原設(shè)計的CASS池運行周期是4h,其中曝氣2h,沉淀1h,排水1h。調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)原水濃度比設(shè)計原水濃度低,有必要根據(jù)實際廢 水水質(zhì)情況來確定運行周期,根據(jù)進出水水質(zhì)指標(biāo)適當(dāng)調(diào)整周期中各階段時間的分配,如適當(dāng)減少曝氣時間、延長沉淀時間等,這樣在保證出水水質(zhì)的情況下節(jié)省了 能耗。污水廠實際運行周期仍是4h,其中曝氣1.5h,沉淀1h,排水1h,閑置0.5h。

  2.3 自控系統(tǒng)的校準(zhǔn)

  CASS工藝之所以在國外得到普遍應(yīng)用,得益于自動化技術(shù)的應(yīng)用。北京航天城污水處理廠根據(jù)工藝流程與廠區(qū)設(shè)備分布狀況,自動控制采用集散式控制系統(tǒng),由 我院環(huán)保中心與北京研華公司合作研制。整套控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場可編程控制(PLC)與微機集中監(jiān)控,在污水提升泵房、4座CASS池及污泥脫水機房各設(shè)置1 臺現(xiàn)場控制機(可手動控制);在中心監(jiān)控室設(shè)有1臺工控機和模擬顯示屏,F(xiàn)場控制機獨立完成相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示、自動控制、數(shù)據(jù)通信等全功能,中央 控制計算機通過工業(yè)現(xiàn)場總線向各現(xiàn)場控制機傳輸和采集數(shù)據(jù),并可根據(jù)進、出水水質(zhì)變化適當(dāng)調(diào)整工作程序,發(fā)現(xiàn)問題及時解決。模擬顯示屏顯示工藝全過程的數(shù) 據(jù)與狀態(tài)。

  2.4 運行結(jié)果

  從每天監(jiān)測的水質(zhì)情況看,CASS工藝經(jīng)過上述各階段的調(diào)試和試運行,取得了良好效果。進水水質(zhì):CODCr=70mg/L~80mg /L,BOD5=30mg/L~35mg/L,pH=6.8~7.5;出水經(jīng)常保持在CODCr=20mg/L以下,BOD5=7mg/L左 右,SVI=80mL/g~100mL/g,SV=18%~20%,pH=6.8~7.5,優(yōu)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

  CASS工藝產(chǎn)生的污泥量較少,污泥性質(zhì)穩(wěn)定,具有良好的沉降、絮凝、脫水性能。調(diào)試至今半年過去了,未發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象,這樣更從實踐上驗證了CASS工藝的優(yōu)越性。

  3 CASS工藝的特點

  從北京航天城污水處理廠的運行實踐來看,CASS工藝與其它污水處理工藝相比確實是一種先進實用的工藝。具體體現(xiàn)在以下幾個方面:

  (1)此工藝建設(shè)費用低,與常規(guī)活性污泥法相比,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備,工藝流程簡潔,建設(shè)費用可節(jié)省10%~25%,占地面積可減少20%~35%。

  (2)運轉(zhuǎn)費用省。由于曝氣是周期性的,重新開始曝氣時,氧濃度梯度大,傳遞效率高,節(jié)能效果顯著,運轉(zhuǎn)費用可節(jié)省10%~25%。此外,本工程采用水下曝氣機代替?zhèn)鹘y(tǒng)鼓風(fēng)機曝氣,消除了噪音污染。

  (3)有機物去除率高,出水水質(zhì)好。

  (4)管理簡單,運行可靠,能有效防止污泥膨脹。與傳統(tǒng)的SBR工藝相比,CASS比較大的特點在于增加了一個生物選擇區(qū),且連續(xù)進水(沉淀期、排水期仍連 續(xù)進水),沒有明顯標(biāo)志的反應(yīng)階段和閑置階段。設(shè)置生物選擇區(qū)的主要目的是使系統(tǒng)選擇出良好的絮凝性生物。

  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的比表面積大,因此,有利于攝取低濃度底物。而一般絲狀菌的比增殖速率比其它 細菌小,在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物和增殖,但由于菌膠團細菌比增殖速率較大,其增殖量也很大,從而占優(yōu)勢。所以CASS池首端設(shè) 計合理的生物選擇區(qū)可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖,克服污泥膨脹。

  (5)控制系統(tǒng)設(shè)計緊密結(jié)合CASS工藝特點,管理簡單,運行可靠。CASS工藝要求周期性地對相關(guān)設(shè)備進行控制,在系統(tǒng)設(shè)計與軟件編程上我們采取了以下 做法:①潷水器的潷水量采用了準(zhǔn)PWM法,即在排水進程潷水器間歇下降,由于下降時間與間歇時間均可方便設(shè)定,實現(xiàn)了非調(diào)速潷水機潷水量的控制;②監(jiān)控室 內(nèi)可方便地設(shè)定曝氣量;③采取了超低水位進程暫停、超高水位聲光報警等較完備的保護措施。④污水提升泵采用自動循環(huán)備用的自控模式,使每臺泵的運行幾率盡 可能相同;避免了自動備用方式造成的主泵過度運轉(zhuǎn)。日處理量7 200m3/d的北京航天城污水處理廠,需操作管理工5~8人,而我國相同規(guī)模采用傳統(tǒng)污水處理工藝則需操作管理工30人以上。

  (6)污泥產(chǎn)量低,性質(zhì)穩(wěn)定。

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