CAST工艺处理市政污水的设计与运行
CAST工艺处理市政污水的设计与运行
大连老虎滩污水处理厂采用CAST工艺处理市政污水，在处理水量超出设计值12.5％、进水浓度低于设计值的条件下，通过调整运行参数，使出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准，综合运行电耗为0.126 kW·h／m3，去除污染物单位电耗为2.73 kW·h／kgBOD。
中图分类号：X703.1 文献标识码：C 文章编号：1000-4602 (2008) 24-0045-03
Design and Operation of CAST Process for Treatment of Municipal Sewage
WANG De-he1， FANG An-fu2， HE Yuan-guang1
(1.Dalian Environmental Science Design and Research Institute，Dalian 116023，China；2．Dalian Ziguang Water Service Co．Ltd．，Dalian 116000，China)
Abstract：The CAST process is used to treat municipal sewage in Dalian Tiger Beach Sewage Treatment Plant.When the wastewater quantity exceeds 12.5％of the design value and the wastewater quality is lower than the design one，the operation parameters are regulated to make the effluent quality reach the first level B criteria specified in the Discharge Standard Pollutants Municipal Wastewater Treatment Plant (GB 18918-2002)．The comprehensive power consumption is 0.126 kW．h/m3．and the unit power consumption for pollutants removal is 2.73 kW·h/kgBOD．
Key words：wastewater treatment；CAST process；design：operation management
众所周知，CAST工艺具有生物脱氮除磷处理功能，较传统处理工艺具有工程投资少、运行费用低、占地节省、运行灵活等优点，在国内外应用广泛。大连老虎滩污水处理厂即采用该工艺。
1工程概况
1.1设计污水水量、水质
老虎滩污水处理厂设计规模为8×104m3／d，主要处理城市居民生活污水。
出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准。
1．2工艺流程
根据污水的水质特性及出水要求，并考虑到建设场地较小，污水处理选择CAST工艺，具体工艺流程如图1所示。污水由市政污水泵站提升至厂内，经细格栅和曝气沉砂池去除杂质和砂后进入CAST生化池，然后经滗水器滗人排海泵站排海。剩余污泥排人污泥浓缩池，浓缩后用带式污泥脱水机脱水。
1.3主要设施、设备及参数
①细格栅：细格栅渠尺寸为1.84 m×10.45m×1.35 m；采用旋转式细格栅2台，栅宽为1800mm，栅隙为3 mm，功率为1.1 kW。
②曝气沉砂池：钢混结构，尺寸为9.6 m×18m×4.05 m；配套吸砂机2台，驱动功率为0.37 kW；吸砂泵2台，功率为1.4 kW。
③CAST生化系统：根据场地地形设计2座CAST生化反应池，钢混结构，每座4个单池，分4组运行，每2个单池为一组，每组运行周期为4 h，其中进水曝气2 h、静止沉淀1 h、滗水1 h，每天运行6个周期。单池尺寸为50 m×20 m×6.5 m，有效水深为5.7 m，保护高度为0.8 m，单池有效池容为5700m3，总有效池容为45600 m3；容积负荷为0.263 kg-BOD(m3·d)，污泥负荷为0.075 kgBOD／(kgMLSS·d)，MLSS平均浓度为3 500 mg/L。CAST生化反应池曝气设计配置6台多级离心风机(4用2备)，每座配置3台(2用1备)，单机功率为200 kW，风量为6900 m3/h，出口风压为70 kPa，每台风机配置一台变频器。曝气采用德国GVA的盘式曝气头。每组CAST池配置溶解氧仪1台、超声波液位计1台。每个单池配置搅拌机2台，功率为1.5 kW；设污泥回流泵2台，功率为5.9 kW；设滗水器2台，功率为2.2 kW。
④排海提升泵房：排水池为钢混结构，尺寸为6 m×13 m×5.6 m，配置4台潜污泵，功率为140kW；扬程为260 kPa，流量为1 400 m3/h，其中一台采用变频控制。
⑤污泥处理系统：浓缩池为钢混结构，尺寸为10 m×10 m×7 m，设带式污泥脱水机3台，带宽为2 m，功率为2.2 kW。
⑥自动控制系统：污水处理系统中所有电气设备的控制采用集中PLC可编程微机控制与现场手动控制相结合。
⑦平面设计：两座CAST反应池沿山沟线形布置，污泥处理间、风机房、控制房和办公楼布置在两座CAST反应池侧面的沟岔，形成L型布局。整体占地为2.5 hm2，处理厂周边为山体，形成了自然隔离带，厂区附近的居民实施了搬迁。
2工程运行结果与分析
2．1 工程调试
该工程于2005年10月投入运行，由于市政管网为雨污合流排水系统以及地下水渗入的原因，实际运行中污水量达到9×104m3/d，比设计水量增加12.5％：且进水浓度低于设计值，COD、BOD5，分别为177、50 mg/L，COD、BOD负荷分别降低了50％和67％左右。为适应水量、水质的变化，对运行参数进行了如下调整：
①改变CAST系统的运行周期，由原设计每天运行6个周期改为7个周期。每周期的运行时间由原来的4 h改为3.43 h。
②减少风机运行台数并降低风机运行转速，由原设计的每座CAST生化池曝气风机2开1备改为1开2备，且运行中的风机输出风量控制在最小 (4 000 m3／h)，生化池内的溶解氧浓度也达到了4～7 mg/L(实际达到1～4 mg/L即可)，风机风量和功率设计可进一步减小，以降低能耗。
2．2运行效果与分析
2007年污水处理厂进、出水主要水质指标监测。
④污水处理出水各项污染物指标年平均值达到并优于一级B排放标准，在进水浓度较低的情况下，对COD、BOD5和SS的去除率较高，分别为87.4％、92.6％和89.6％。
②出水COD、BOD5、SS和总磷达到了一级A标准，总氮和总磷(5月—7月)未达到。氨氮去除率较高(91.7％)，但总氮去除率为50.6％，说明硝化作用明显，从反硝化脱氮的条件分析，BOD5／TN (即C／N)是判断能否有效脱氮的重要指标，理论上C／N≥2.86就能进行脱氮，但一般认为C／N≥3.5才能有效脱氮口，本工程C／N值仅为1.43，低于理论指标，可见随着污水BOD浓度的提高，本工程具有增强反硝化脱氮效果的潜力。除磷同样受碳源的影响，一般认为BOD5／TP(C／P)≥20时才能有效除磷，本工程C／P年均值为19.2，基本满足条件，但5、6月的C／P值分别为16.4、15.0，比值较低，说明碳源不足对除磷效果有一定的影响，另外曝气过量 (DO达4～7 mg/L)导致缺少厌氧和兼氧环境，也影响了生物脱氮除磷的效果。
3实际运行的主要经济技术指标
项目总投资为1.2亿元(其中土建为6500万元，设备为4000万元，间接投资为1500万元)，单位投资为l333元/m3。
占地为2.5 hm2，单位占地为0.28 hm2／l04m3。 (隔离带为自然山体)。
容积负荷为0.099 kgBOD／(m3·d)，污泥负荷为0.033 kgBOD／(kgMLSS·d)，MLSS平均浓度为3000 mg/L，CAST池水力停留时间为12.2 h。
污染物削减总量：COD为5092 t／a，BOD为1521 t／a，全年电耗为4 146 400 kW·h，其中水处理电耗为0.126 kW·h／m3，去除污染物电耗为2.73kW·h／kgBOD。
实际运行中，人工费为0.027元/m3。[30人， 30 000元/(人·a)]，电费为0.076元/m3，药剂及污泥处置费为0.040元/m3，设备维护费为0.032元/m3，固定资产折旧费为0.153元/m3(折旧率按4.8％计)，则总运行成本为0.33元/m3。
4存在问题与对策
①污染物单位能耗较高，风机尽管采用变频控制到达最低运转功率，但仍存在大马拉小车问题 (污染物单位能耗为2.73 kW·h／kgBOD)，运行中应尽一步减少风机运行时间。
②处理水量超过预期，按照服务区的人口和目前的污水水质测算污水量应为5×104m3/d左右，建设规模可满足区域人口进一步增加的需要，而由于市政管网老化致地下水渗入和雨污合流，污水中含地下水和雨水达40％～45％，因此应重视市政管网的配套建设。
大连市正在规划改造市政管网，实施雨污分流工程，届时上述问题可得到解决。
5结语
采用CAST工艺处理市政污水具有灵活可调、对水量水质变化适应性强的特点。大连老虎滩污水厂进水C／N值较低，如果实施市政管网雨污分流改造建设，则既能减少污水量，又可提高有机物浓度及C／N、C／P值，从而改善脱氮除磷条件，进一步发挥CAST工艺的脱氮除磷优势。
