CASS工藝在處理低溫生活污水中的應(yīng)用研究

1、cass工藝在處理低溫生活污水中的應(yīng)用研究簡(jiǎn)介： 本文以cass工藝為研究對(duì)象，通過不同的水力停留時(shí)間，重點(diǎn)探討cass工藝處理低溫生活污水（48）的可行性，及低溫環(huán)境下的最佳工程設(shè)計(jì)參數(shù)，為cass工藝在我國(guó)寒冷地區(qū)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為低溫條件下污水處理廠的運(yùn)行管理提供幫助。關(guān)鍵字：cass工藝 低溫污水 水力停留時(shí)間 污泥負(fù)荷1 前言低溫污水處理是指在我國(guó)北緯40以北的廣大地區(qū)，其冬季城市污水的水溫一般在10以下（6-10，少數(shù)地區(qū)4-6）時(shí)進(jìn)行的污水處理工程。由于寒冷地區(qū)排水溫度低，輸水管道散熱量大，給污水處理帶來很大困難。此外，溫度對(duì)微生物的活性、種群組成、細(xì)胞的增殖、活性污泥

2、的絮凝沉降性能、曝氣池充氧效率以及水的粘度都有較大影響。因此，低溫條件下，污水處理工藝及工程設(shè)計(jì)參數(shù)同常溫條件下有很大區(qū)別。低溫對(duì)生物處理的影響，關(guān)系到寒冷地區(qū)城市污水和工業(yè)廢水能否采用生物處理和采用什么樣的生物處理工藝。因此，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，探討適合我國(guó)寒冷地區(qū)的污水處理工藝，對(duì)于緩解寒冷地區(qū)的環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。周期循環(huán)活性污泥法（cass工藝）不但具有投資省、占地面積少、工藝流程簡(jiǎn)單、操作管理方便、處理效果好等優(yōu)點(diǎn),而且,據(jù)國(guó)外資料介紹，cass工藝對(duì)低溫污水仍能保持很好的處理效果。因此，本文充分利用cass工藝的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合我國(guó)寒冷地區(qū)的實(shí)際情況，重點(diǎn)探討了cass工

3、藝對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)性，探討適合低溫環(huán)境條件下的工程設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，為cass工藝在我國(guó)寒冷地區(qū)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。2 試驗(yàn)裝置及流程設(shè)計(jì)為將國(guó)外先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)消化，研究適合我國(guó)國(guó)情的污水處理工藝，并在我國(guó)寒冷地區(qū)推廣應(yīng)用，總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院環(huán)保中心自1999年就開始在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了2年的系統(tǒng)研究，為工程應(yīng)用提供了寶貴的工程設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。2.1試驗(yàn)工藝流程污水取自總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院家屬樓樓生活污水，用小型潛污泵直接從化糞池提升到儲(chǔ)水箱。儲(chǔ)水箱由pvc加工而成，容積180l，內(nèi)設(shè)自動(dòng)液位控制器。2.2 試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置如圖1所示，其中cass裝置自行設(shè)計(jì)，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，

4、便于觀察水流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、曝氣強(qiáng)度及活性污泥的絮凝情況。該裝置尺寸為：lbh=930mm312mm410mm，容積118l。圖2-1 cass工藝處理低溫生活污水實(shí)驗(yàn)裝置2.3裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)介紹整套實(shí)驗(yàn)裝置采用plc程序控制器集中控制。其中儲(chǔ)水箱中的水位由液位控制計(jì)控制，低水位時(shí)，污水提升泵自動(dòng)開啟，向水箱注水，至水箱最高水位時(shí)，污水提升泵自動(dòng)關(guān)閉，停止進(jìn)水。cass工藝的特點(diǎn)是程序工作制，其整個(gè)工作周期均可由程序控制器完成，無(wú)須專人操作。此外，cass工藝還可根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)變化適當(dāng)調(diào)整工作程序，保證出水效果。完整的cass工藝工作周期一般分為四個(gè)步驟，如表1所示：表1 cass工藝自動(dòng)控制情

5、況2.3裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)介紹1、codcr：重鉻酸鉀法；2、溶解氧（do）：ysi52溶解氧儀；3、bod5：稀釋倍數(shù)法；4、ph：ph計(jì)或精密ph試紙；5、污泥沉降比（sv%）：用100 ml或1000 ml量筒測(cè)量；6、污泥生物相觀察：光學(xué)顯微鏡；7、溫度：ysi52自帶溫度計(jì)；8、污泥干重、mlss、ss：重量法測(cè)定；3 試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1 污泥接種與培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)所用污泥取自首都機(jī)場(chǎng)廢水凈化站二沉池回流污泥，該污泥性能良好，鏡檢發(fā)現(xiàn)有大量活躍鐘蟲和少量線蟲，污泥上清液清澈透明。將接種污泥投入cass池并加入部分污水后悶曝24h，此后，逐步加大進(jìn)水負(fù)荷按照cass池自身運(yùn)行方式連續(xù)進(jìn)水、間歇

6、排水逐步培養(yǎng)馴化活性污泥，至生物相重新恢復(fù)正常、污泥性能穩(wěn)定，處理效果良好，表明污泥培養(yǎng)成熟。3.1 codcr去除效果分析3.1.1 試驗(yàn)條件氣溫：-412；水溫：59；水力停留時(shí)間：hrt=10.8h，16h，20h；周期運(yùn)行時(shí)間：t=215296 min（分曝氣、沉淀、撇水、閑置四個(gè)階段）；進(jìn)水流量：q=16087ml/min；周期處理水量：q1=34.420.8l；周期排水比：1/31/4；根據(jù)試驗(yàn)效果，按水力停留時(shí)間（hrt）的不同實(shí)驗(yàn)劃分為三個(gè)階段（即hrt=108h，16h，20h），其中hrt=20h階段中曝氣時(shí)間又分為180 min和240 min。3.1.2 試驗(yàn)效果與分析

7、codcr試驗(yàn)效果見表2（摘錄）。hrth溫度進(jìn)水codcrmg/l出水codcrmg/lsv%svimlss g/l污泥codcr負(fù)荷kgcod/kgmlss.d去除率%10.8-211823待添加的隱藏文字內(nèi)容2221623.9321581.0673-110809137802.4873211.1083-112982225603.5341700.94677-210832143564.0911360.6458316.0-3560991493.7681300.34485-3797090513.6951400.5599108898113584.0851410.4738701092895593.84

8、31530.5169020.015798115553.561540.34086-41358596623.7061670.34084-11381383684.5571490.27590512107191713.9621790.39392由上表可以看出：當(dāng)hrt=10.8h時(shí)，進(jìn)出水codcr波動(dòng)較大，進(jìn)水codcr為6201218 mg/l，出水122211 mg/l，去除率在74%89%之間，出水效果不理想，波動(dòng)較大。相對(duì)應(yīng)的mlss=2.4875.678g/l,變化較大,污泥負(fù)荷=0.6881.10kgcod/(kgmlss.d),也比較高。當(dāng)hrt=16.0h時(shí)，該階段進(jìn)水波動(dòng)較小, 進(jìn)水

9、codcr為610930 mg/l，出水codcr為90115 mg/l，去除率達(dá)85%91%，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定。此階段污泥負(fù)荷ns在0.240.39kgcodcr/(kgmlss.d)之間，比第一階段有所降低，污泥濃度也趨于穩(wěn)定, mlss為2.9854.13g/l。由上表可以看出：通過對(duì)不同水力停留時(shí)間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間hrt=16h和20h處理效果差別不大，這說明在一定污泥負(fù)荷范圍內(nèi)，延長(zhǎng)水力停留時(shí)間對(duì)提高去除效果意義不明顯，反而使投入產(chǎn)出比降低。本實(shí)驗(yàn)水力停留時(shí)間hrt=16h，污泥濃度mlss=30004500 mg/l，污泥負(fù)荷0.20.3kgcod/kgmlss.d ,

10、 運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)性比較好。3.2 bod5去除效果分析表3 bod5去除效果及bod5/ codcr的變化溫度()進(jìn)水（mg/l）出水（mg/l）bod5去除率(%)bod5/ codcrcodcrbod5codcrbod5進(jìn)水出水-138132178313.6940.260.164147603411529.4970.450.0672186232911615950.380.13通過bod5實(shí)驗(yàn)分析：雖然進(jìn)水的可生化性不是很好，這與傳統(tǒng)的生活污水具有良好的可生化性（bod5/codcr=0.5左右）有一定差別，其原因是化糞池污水中大便成分含量較高,外觀成乳黃色，有機(jī)物濃度比一般小區(qū)或城市污水高2

11、倍以上。理論和實(shí)踐證明，糞便污水的可生化性并不理想。另外，實(shí)驗(yàn)出水bod5已小于15 mg/l，表明出水水質(zhì)中能夠生物降解的物質(zhì)絕大部分已去除，codcr進(jìn)一步降低的空間十分有限。所以，即使再延長(zhǎng)曝氣時(shí)間或水力停留時(shí)間，出水codcr不會(huì)有顯著降低。3.3 懸浮物（ss）去除效果分析一般情況下，傳統(tǒng)活性污泥法處理污水的效果隨溫度的降低而變差，出水質(zhì)量差的一個(gè)重要原因就是二沉池污泥沉降性能不好。從物理現(xiàn)象上看，活性污泥比較細(xì)碎，不易形成大塊絮凝體，沉淀后的上清液仍有細(xì)小的懸浮顆粒隨出水帶走；從水質(zhì)特點(diǎn)上分析，低溫環(huán)境下，水的粘滯性增高，固體顆粒沉降阻力增大，降低了泥水分離效果。但從cass工藝處

12、理低溫的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程來看，廢水ss的去除率一直都很高，進(jìn)水ss通常在100 mg/l以上，出水ss通常保持在10 mg/l左右，并且去除效果比較穩(wěn)定。這從另一方面反映了cass工藝獨(dú)特的運(yùn)行方式，使得曝氣結(jié)束后的沉淀階段整個(gè)池子面積均用于在近乎靜止的環(huán)境中進(jìn)行泥水分離，故其固體通量很低，泥水分離效果良好。4 cass工藝需氧量分析通過連續(xù)監(jiān)測(cè)一個(gè)工作周期內(nèi)的溶解氧（do）發(fā)現(xiàn)，cass池中do周期性變化非常明顯，經(jīng)歷一個(gè)好氧缺氧厭氧過程，氧濃度梯度大，氧轉(zhuǎn)移效率高，這對(duì)生物脫n除p以及防止污泥膨脹都十分有利。下圖1給出了在低溫條件下do的變化規(guī)律。由上圖1可以明顯看出：曝氣結(jié)束，沉淀開始后15

13、分鐘內(nèi)，do從4.15mg/l迅速下降到0.28 mg/l，曝氣重新開始前下降幅度趨于平緩，這就給生物反硝化細(xì)菌創(chuàng)造了良好的條件，使no-3-n轉(zhuǎn)化為no-2n進(jìn)而轉(zhuǎn)化為n2。這同時(shí)也提出了一個(gè)問題低溫及中溫和高溫條件下應(yīng)設(shè)置不同的沉淀時(shí)間。因?yàn)?，夏天由于生物反硝化速率高，釋放出來的n2易使污泥上浮，如果沉淀時(shí)間設(shè)置過長(zhǎng)，就會(huì)造成污泥上浮隨水流失。4 結(jié)論4.1 低溫對(duì)cass工藝處理生活污水的影響通過實(shí)驗(yàn)觀察和分析：低溫對(duì)cass工藝處理效果有一定影響，在其它條件相同情況下，與常溫條件相比，codcr去除率約降低5%，這也反映出cass工藝對(duì)溫度具有較好的適應(yīng)能力，與國(guó)外文獻(xiàn)的介紹是一致的。

14、但低溫造成活性污泥沉降性能降低，sv和svi普遍高于常溫條件，可通過提高污泥濃度、降低污泥負(fù)荷和適當(dāng)延長(zhǎng)沉淀時(shí)間，解決給生產(chǎn)運(yùn)行帶來的困難。4.2 推薦的工藝參數(shù)通過對(duì)不同水力停留時(shí)間的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間hrt=16h和20h處理效果差別不大，這說明在一定污泥負(fù)荷范圍內(nèi)，延長(zhǎng)水力停留時(shí)間對(duì)提高去除效果意義不明顯，反而使投入產(chǎn)出比降低。本實(shí)驗(yàn)水力停留時(shí)間hrt=16h，污泥濃度mlss=30004500 mg/l，污泥負(fù)荷0.20.3kgcod/kgmlss.d , 運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)性比較好。4.3 通過實(shí)驗(yàn)觀察和理論分析可知：cass工藝污泥特性如sv、svi和mlss等受溫度變化影響較大，而污泥特性的變化直接影響到沉淀時(shí)間、排水比和污泥齡等參數(shù)的確定，因此，cass工藝的運(yùn)行要制定與溫度變化相適應(yīng)的操作管理參數(shù)。參考文獻(xiàn)：1、穆瑞林，“寒冷地區(qū)城市污水處理工程設(shè)計(jì)”，現(xiàn)代廢水處理實(shí)用技術(shù)（1997）；2、張自杰等，環(huán)境工程手冊(cè)水污染防治卷，高等教育