间歇循环式活性污泥法处理城市污水

王星卜¹，徐坚²
( 1.吉林建筑工程学院环境工程系，吉林长春130021；2.中国市政工程东北设计研究院，吉林长春130021)

　　摘　要： 简要介绍了间歇循环式活性污泥法(CASS)处理城市污水的反应池设计要点及运行操作程序，供工程设计人员参考。
?　关键词：间歇循环式活性污泥法；运行操作；周期
　　中图分类号：X505
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)11-0056-03

1　设计水量与水质

　　某污水厂设计规模为10×10⁴m³/d,污水水温为13℃,时变化系数K=1.32。进水水质：COD=420mg/L，BOD₅=220mg/L，SS=260 mg/L,TKN=35mg/L, TP=4mg/L。处理水排放采用标准：COD≤60mg/L，BOD₅≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH₄⁺-N≤5mg/L，NO₃^--N≤5mg/L,TP≤1mg/L。

2　设计步骤

　　反应池通常分为4组，根据水量每组反应池可设1池或多池，其设计内容包括：①根据污水水温、水质等确定污泥龄；②计算剩余污泥量；③根据每池周期处理水量及沉泥量假定池容，核算MLSS等参数，最终确定池容；④计算需氧量。
2.1　污泥龄
　　硝化所需好氧污泥龄:?
?　　　θ_SN=(1/μ)×1.103^(15-T)×f_S　　　　(1)
　　式中?θ_SN——硝化所需最低好氧污泥龄，d，当T=13℃时，θ_SN=8d
?　　　　μ——硝化菌比增长速率，d^-1,T=15 ℃时μ=0.47d^-1
?　　　　f_S——安全系数,一般取2.5～3.0
?　　　　T——污水温度，℃
　　根据系统氮量平衡和反应池运行方式,硝化和反硝化污泥龄θ_SR=13.5d，确定系统的总污泥龄θ_ST=18d。
2.2　剩余污泥量
　　系统的剩余污泥量：
?　　　　Sp=Q·BOD₅·[Y_H-(0.9·b_H·Y_H·f_T.H)/(1/θ_SR+b_H·f_T.H)]+YSS·Q·(SS_i-SS_e)　　(2)
　　式中?SS_i、SS_e——分别为反应池进、出水的悬浮固体浓度，mg/L
?　　　　Y_H——异养微生物的增殖率,取0.5～0.6
?　　　　Y_SS——不能水解的悬浮固体率，Y_SS=0.5～0.6
?　　　　f_T.H——温度修正系数?
?　　　　b_H——异养微生物的内源呼吸速率(自身氧化率),bH=0.08d^-1
　　SP的最后计算值为17600kg/d。?
2.3　反应池池容?
　　生物反应池分4组，每组3池，则总池数nB=12。反应池的工作周期为4h(曝气2h、沉淀1h、滗水和排泥1h)。每池的周期处理污水量ΔV=1833m³，反应池池容按V=ΔV/30%=6100m³试算，取V=50m×25m×5m=6250m³。
　　单池所存污泥总量S_T.P=S_P·θ_S.T/n_B=26 500 kg，反应池高水位时的MLSS=S_T.P/V=4200mg/L，反应池低水位时的? MLSS=S_T.P/(V-ΔV)=5900mg/L，每池每周期的最大排水高度h₁=ΔV/(50×25)=1.5m，沉淀后的污泥浓度按8～10g/L计,则沉淀后污泥层厚h₂=2.75m，h₁+h₂+0.5m=4.75m＜5m，确定反应池池容V=50m×25m×5m=6250m³，生物选择器容积为500m³，厌氧区容积为900m³。
2.4　反应池需氧量
　　需氧量=a·QK·(La-Le)+b·Q_K·(Nka-Nke)-b·QK·(Nka-Nke-NOe)·62.5%　　　　　(3)
　　式中?a——?BOD氧当量，a=1.2
?　　　　b——NH₄⁺-N氧当量，b=4.6
?　　　　La、Le——分别为进、出水的BOD₅浓度，mg/L
　　　　　Nka——进水凯氏氮浓度，mg/L
　　　　　Nke——出水凯氏氮浓度，mg/L
　　　　　NOe——出水NO₃^--N浓度，mg/L
?　　　　QK——每组反应池的周期最大处理水量，m³
　　每组反应池的周期最大处理水量QK=5500m³，每组反应池的周期需氧量为1520kg，有2组反应池同时曝气则系统总需氧量为1 520kg/h。
2.5　鼓风机系统布置
　　由反应池自控运行程序可知，任意时间只有2组反应池在曝气且曝气时反应池内的水位是变化的，因此需设置2组独立的鼓风机为生物反应池供氧。每组风机支持2组反应池，当A组反应池曝气时，B组反应池处于沉淀、滗水阶段，反之亦然。每组鼓风机的供氧量与每组反应池的需氧量相当。只有当污水量极少时，可以采用2组反应池，由1组鼓风机供氧。鼓风机系统布置见图1。

3　运行操作?

　　一般情况下，在曝气、进水的同时将曝气区的混合液回流至生物选择器，沉淀阶段停止进水和回流，最后按预设液位控制滗水结束，剩余污泥(按预设时间控制排泥量)通过设在曝气区内的剩余污泥泵排出。在运行中可通过调整循环周期和曝气时间以适应水量、水质变化。表1是某污水厂反应池的运行操作程序。

表1　生物反应池运行自控表 时段 A组反应池 B组反应池 C组反应池 D组反应池 进气阀 进水阀 回流泵 搅拌器 滗水器 排泥泵 进气阀 进水阀 回流泵 搅拌器 滗 水器 排泥泵 进气阀 进水阀 回流泵 搅拌器 滗 水器 排泥泵 进气阀 进水阀 回流泵 搅拌器 滗 水器 排泥泵 0:00～1:00 √ √ √ √ × × × × × × × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × 1:00～2:00 √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × 2:00-3:00 × × × × × × √ √ √ √ × × √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ 3:00-4:00 × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × √ √ √ √ × × 4:00-5:00 √ √ √ √ × × × × × × × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × 5:00-6:00 √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × 6:00-7:00 × × × × × × √ √ √ √ × × √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ 7:00-8:00 × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × √ √ √ √ × × 8:00-9:00 √ √ √ √ × × × × × × × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × 9:00-10:00 √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × 10:00-11:00 × × × × × × √ √ √ √ × × √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ 11:00-12:00 × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × √ √ √ √ × × 12:00-13:00 √ √ √ √ × × × × × × × × × × × × × × √ √ √ √ × × 13:00-14:00 √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × 14:00-15:00 × × × × × × √ √ √ √ × × √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ 15:00-16:00 × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × √ √ √ √ × × 16:00-17:00 √ √ √ √ × × × × × × × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × 17:00-18:00 √ √ √ √ × × × × × × × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × 18:00-19:00 × × × × × × √ √ √ √ × × √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ 19:00-20:00 × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × √ √ √ √ × × 20:00-21:00 √ √ √ √ × × × × × × × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × 21:00-22:00 √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × 22:00-23:00 × × × × × × √ √ √ √ × × √ √ √ √ × × × × × × √＊ ＊√ 23:00-24:00 × × × × √＊ ＊√ √ √ √ √ × × × × × × × × √ √ √ √ × × 　　注：√代表开，√＊代表开至一定水位后关，×代表关，＊√代表开一定时间后关。

4　运行结果

　　 表2是该污水厂投产后的运行结果。

表2　　运行结果　　 mg/L 项目 COD BOD₅ SS? TN TP 原水 350～380 160～190 240 40 2～3 处理出水 ≤35 ≤15 ≤20 3～4 0.3～0.5

　　 该工程自投产以来，运行效果稳定，出水达到《污水综合排放标准》(GB8978—96)中的一级标准。二级生物处理能耗为0.26(kW·h)/m³，污水厂的运行费用为0.3元/m³。

5　结语

　　①间歇循环式活性污泥法用于城市污水处理时的工作周期通常为4h，并可根据进水情况在一定范围内对循环周期和曝气时间进行调整，运行十分灵活。
　　②系统总污泥龄为15～25d，反应池高液位时的MLSS为3500～5000mg/L，污泥负荷为0.08～0.12kgBOD₅/(kgMLSS·d)。?　　　③反应池通常设计成4组，应有2组独立的鼓风机支持系统用氧。
　　④间歇循环活性污泥法处理城市污水时，对COD的去除率可达90%，对BOD₅去除率＞95%，出水NH₄⁺-N≤5mg/L，TP≤1mg/L。同时处理费用低，非常适合在我国推广使用。

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　　收稿日期：2002-05-29