【正文】 緩沖作用，同時還具有促進磷的進一步釋放和強化反硝化作用。主反應區(qū)則是最終去除有機物的場所。 圖36所示為CASS工藝的循環(huán)運行操作過程。每一個運行周期的標準時間為4h，其中曝氣2h，沉淀和潷水各1h。 CASS工藝脫氮除磷的原理為：除磷是靠厭氧捕捉選擇區(qū)(預反應區(qū))和曝氣反應區(qū)(主反應區(qū))完成。硝化和反硝化在主反應區(qū)完成。從充水/曝氣開始，溶解氧(DO)濃度從0mg/，大約有50%的時間其DO接近于零，約30%時間DO在1mg/L左右，約20%時間DO在2mg/L左右。DO能否進入微生物絮體內，取決于絮體大小和活性污泥的耗氧速率。一般情況下，耗氧速度較快，當DO含量不高時，溶解氧很難進入絮體內部，這樣在絮體內形成了微缺氧環(huán)境，而硝化產生的較多濃度梯度的NO3N可進入絮體內部，使絮體內部發(fā)生反硝化作用，使硝化/反硝化過程同時發(fā)生。無需專設缺氧區(qū)和內回流系統(tǒng)。圖37 CASS工藝平面示意圖 CASS工藝與傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝及SBR工藝相比，具有以下四個方面的特征：(1)根據(jù)生物選擇原理，利用與主反應區(qū)分建或合建、位于系統(tǒng)前端的生物選擇器對磷的釋放、反硝化作用及對進水中有機底物的快速吸附及吸收作用，增強了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；(2)可變容積的運行提高了系統(tǒng)對水量水質變化的適應性和操作的靈活性；(3)根據(jù)生物反應動力學原理，采用多池串聯(lián)運行，使廢水在反應器的流動呈現(xiàn)出整體推流而在不同區(qū)域內為完全混合的復雜流態(tài)，不僅保證了穩(wěn)定的處理效果，而且提高了容積利用率；(4)通過對生物速率的控制，使反應器以厭氧—缺氧—好氧—缺氧—厭氧的序批方式運行，使其具有優(yōu)良的脫氮除磷效果，降低了運轉費用。CASS工藝在國外應用較多，如泰國曼谷Yannawa 30萬m3/d城市污水廠，我國省內有阜陽污水處理廠10萬m3/d。在上述三個系列工藝中，從處理效果看，均可滿足處理要求。但每種工藝均有其一定的局限性。具體到本工程項目，應充分考慮技術的先進性，成熟性。建設部、國家環(huán)境保護總局、科技部印發(fā)的《城市污水處理及污染防治技術政策》（建城[2000]124號）中針對日處理能力不大于10萬立方米的污水處理設施，推薦采用氧化溝法、SBR法等工藝。豫皖省內的城市污水處理廠目前采用較多的是氧化溝工藝。對**縣污水處理廠進水水質、水量的適應性、投資的合理性，運行的穩(wěn)定性等綜合影響因素。根據(jù)近年來國內外專家的論證與實際工程的運行情況本工程考慮選擇氧化溝系列中的奧貝爾氧化溝工藝和SBR系列中的CASS工藝進行比選。 奧貝爾氧化溝工藝（方案一）該工藝技術特點總結如下：●氧化溝為圓形或橢圓型的平面形狀，比渠道較長的氧化溝更能利用水流慣性，可節(jié)省推動水流的能耗?！癫捎枚鄿洗?lián)的形式可減少水流短路現(xiàn)象；通常采用3個溝渠。3個溝渠的容積占總容積的百分比為：外溝占50%~60%，中溝占30%~35%，內溝占15%~20%?！癫捎闷貧廪D盤作為充氧設備，通過調節(jié)曝氣轉盤的運行使外溝、中溝、內溝溶解氧呈0mg/l~1mg/l~2mg/l梯度分布，使氧化溝具有脫氮性能?！衲透邼舛?、高流量沖擊負荷，緩沖稀釋能力強，有機物去除效率高?！駣W貝爾氧化溝具有良好的去除碳質BOD5及硝化脫氮功能。在前置厭氧池的情況下，奧貝爾氧化溝亦有很好的除磷功能?！襁\行管理方便，節(jié)約能耗。從其結構型式可以看出，奧貝爾氧化溝具有良好的水力條件，且仍具有改良的余地。因此具有廣泛的使用前景。氧化溝工藝流程框圖見圖38。出水紫外消毒氧 化 溝厭 氧 池旋流沉砂池細 格 柵進水泵房粗 格 柵進水沉 淀 池回流污泥回流及剩余污泥泵房污泥外運污泥濃縮脫水機房剩余污泥圖38 氧化溝工藝流程框圖 CASS工藝（方案二）該工藝的主要特征和優(yōu)點如下：①工藝流程簡單，布置緊湊，運行靈活，處理效果好?？稍诓辉黾哟罅客顿Y的條件下，實現(xiàn)深度除磷脫氮的目的，工藝中產生的剩余污泥同時得到部分穩(wěn)定。②無需設置初沉池及二沉池，占地面積較少。該工藝一般采用矩形池結構的模塊化建造方式，其布置非常緊湊，可節(jié)省大量土地，在地價較貴時，可明顯降低投資費用。由于采用模塊式布置方式，故系統(tǒng)擴建極其方便。③整個工藝系統(tǒng)的操作完全自動化，人員費用能降低到最低。④能有效地控制污泥膨脹和絲狀微生物的生長，系統(tǒng)具有很高的工藝穩(wěn)定性。通過選擇器可以自動抑制絲狀菌的增殖。系統(tǒng)具有抗有機和水力沖擊負荷能力，不會產生如傳統(tǒng)活性污泥法中在水力沖擊時活性污泥隨出水流失的現(xiàn)象。故NH3N的處理效果不會受到影響。⑤適應水質、水量的變化能力強。通過調節(jié)循環(huán)時間和各個階段的時間安排即可適應實際進水負荷的變化。該工藝也有如下缺點：①工藝部分設備的閑置率較高。②對自動化控制系統(tǒng)要求高。③潷水器的水頭浪費較大。④水下微孔曝氣系統(tǒng)易堵塞、維護較困難，大修理費用較氧化溝高。⑤采用的鼓風機噪聲較大，對周圍環(huán)境有一定影響。CASS池工藝流程見圖39：紫外消毒CASS 池旋流沉砂池細 格 柵進水泵房粗 格 柵進水出水污泥外運污泥濃縮脫水機房剩余污泥泵房剩余污泥 圖39 CASS工藝流程框圖 工藝方案比較以上所述兩個方案各有特點，為了便于從上述兩個工藝方案中選出最佳方案，現(xiàn)對主要技術和經濟情況進行如下分析。1）處理效果兩個方案均能達到本工程要求的排放標準，但從出水水質穩(wěn)定性和保證率方面看，方案一優(yōu)于方案二。2）工藝流程從工藝流程上看，方案二流程較簡單，不需專門的二沉池和混合液內回流設施，反應和沉淀全在CASS池內完成。方案一流程相對復雜。3）運行管理與維護檢修方案一運行管理簡單，且有成熟的運行經驗；方案二管理較復雜，要求管理人員素質高，而且其運行必須依靠程序控制，需計算機自動控制完成。方案二中微孔曝氣頭的維護檢修及更換工作量較大，檢修較困難?？傊?，由于方案二設備閑置率高，利用率較低的固有缺點，造成了其設備維護檢修工作量較大。4）運轉靈活性在運行過程中，方案一可根據(jù)進水水質變化改變運行工況，減小運行成本，運轉靈活性較大；而方案二運行靠程序控制，難以隨時改變運行工況，運轉靈活性較方案一差。5）占地面積方案一占地面積比方案二稍大。兩個方案的主要技術優(yōu)缺點和經濟指標詳見表34和表35方案技術比較表 表34項目方案一方案二處理效果較好好技術先進性和成熟性先進且成熟先進、不夠成熟構筑物數(shù)量多少工藝流程復雜簡單操作、管理及維護簡單復雜運轉可靠性和靈活性高一般占地面積大小設備數(shù)量少多 方案經濟比較表 表35序號費用名稱單位氧化溝工藝CASS工藝1工程總投資萬元2年均總成本萬元3年均經營成本萬元4單位基建投資萬元5單位總成本元/m36單位經營成本元/m37單位耗電度/m38單位占地m2/m3 從以上表格及論述比較可以看出，在技術上，方案一處理效果好、出水水質穩(wěn)定、技術先進且成熟、運轉可靠性和靈活性高，而且操作、管理及維護也較方案二簡單。 工藝方案的確定由以上技術經濟比較可以看出：CASS工藝在總投資上與氧化溝工藝相差不大，但占地面積較氧化溝工藝小，而運行成本卻高于氧化溝工藝，盡管其在城市污水處理中也有成熟的應用實例，但與氧化溝工藝相比，其設備閑置率較高，且對自控系統(tǒng)要求較高，同時要求操作管理人員有較高的素質和一定的管理經驗，才能保證其正常運行。氧化溝工藝在我國城市污水處理中已大量采用，其最大特點是出水水質穩(wěn)定性好，且易于操作、管理，維護工作量小，且運行成本比CASS工藝低。盡管投資略高于CASS工藝，占地面積比CASS工藝大，但從**縣所處的環(huán)境來看，占地面積不是需要考慮的主要因素，加之考慮到豫皖省污水處理廠目前多采用氧化溝工藝，從建設單位的人員易于培訓和便于管理的角度出發(fā)，本次工程方案最終推薦奧貝爾氧化溝工藝為**縣城市污水處理廠的處理工藝。為了更好保護漳河，污水處理廠尾水排入漳河前考慮消毒，因此本工程考慮建設消毒設施。 污泥處理工藝污水生物處理過程中將產生大量的生物污泥，有機物含量較高且不穩(wěn)定，易腐化，并含有寄生卵蟲，若不妥善處理和處置，將造成二次污染。污泥處理要求如下：，使污泥穩(wěn)定化；，降低污泥后續(xù)處理費用。；，化害為利；，故盡量避免磷的二次污染。通常，城市污水處理廠完善的污泥處理工藝為：污泥消化污泥脫水污泥濃縮 泥餅外運剩余污泥由于本工程污水處理工藝采用生物脫氮除磷工藝，污泥齡較長，污泥性質較為穩(wěn)定，可不進行消化。若采用消化處理，需增加消化池、加熱、攪拌和沼氣處理利用等一系列構筑物及設備，使投資增加，而且，由于廠區(qū)用地面積有限。因此，污泥直接進行濃縮、脫水。%。污泥濃縮目前主要有兩種形式：一種是傳統(tǒng)的重力濃縮池，一種是近年發(fā)展起來的機械濃縮。重力濃縮池在國內外使用普遍，國內大部分污水廠都使用濃縮池作為污泥處理的最初手段。濃縮池的管理經驗豐富，使用效果穩(wěn)定；但缺點是污泥停留時間較長，占地面積大，污泥中的磷在缺氧的條件下又重新釋放到上清液中，降低了磷的去除效率。機械濃縮脫水設備用于污泥濃縮近年來發(fā)展較快，具有占地面積小，濃縮效果好，操作簡便等優(yōu)點，且與脫水設備配套使用時結構緊湊。由于機械濃縮時間短，可減少磷的釋放，目前新建污水廠多采用機械濃縮方式。污泥脫水設備目前國內大中型城市污水廠基本都采用帶式脫水機，并積累了豐富的經驗。帶式脫水機的優(yōu)點是電耗低、噪音小、運行穩(wěn)定。近年來，臥式螺旋離心機在城市污水廠中也有應用，其主要優(yōu)點是脫水效果好、節(jié)省藥劑、不需沖洗、附屬設備少，但其缺點是噪音大、電耗高。因此，本工程采用帶式濃縮脫水機。 污泥最終處置污泥處置方式主要有填埋、農林利用以及焚燒。采用什么樣的方式宜根據(jù)各地的實際情況具體對待。城市污水處理中產生的污泥中既含有一定量的氮、磷、鉀等植物營養(yǎng)成份、能改善土壤結構的有機質及維持植物正常生長發(fā)育的多種微量元素，同時也含有重金屬及某些難降解有機物。對中小型污水處理廠來說，其污泥主要以有機質為主。在國外污泥農田利用被廣泛采用。但污泥農用將受到其有害濃度、農田利用季節(jié)、數(shù)量的限制；一般每畝農田每年的污泥施用量不能超過400公斤，且連續(xù)施用年限不能超過45年。林用要求相對較寬，基本上無有害物、季節(jié)、數(shù)量限制，污泥用于農林用肥，這樣既可變廢為寶，又可節(jié)約運行費用。填埋處置污泥簡單方便效果好，缺點是：(1)浪費了污泥中的N、P、K。(2)處理費用高。(3)占用大量土地資源并有可能污染地下水水源焚燒處置污泥減量化和穩(wěn)定化效果好，但焚燒過程中形成煙霧和灰燼，影響局部環(huán)境空氣質量，處理費用相對較高。方法優(yōu)點缺點農林利用能耗低，可回收利用污泥中養(yǎng)分，隨著可填埋范圍的日益減少，土地利用將是一個主要發(fā)展方向，我國是一個發(fā)展中的國家、又是一個農業(yè)大國，其作用尤為重中之重。污泥中含有大量病原菌、重金屬、一些難降解的有毒物，要進行無害處理，防止二次污染。農田使用污泥數(shù)量有一定限度，達到一定限度時，污泥的農用應停止。衛(wèi)生填埋投資少，容量大，見效快，工藝較成熟不需要高度脫水(自然干化)，既解決了污泥出路問題，又可以增加城市建設用地。土力學性質要求較高，需要大面積的場地和大量地基需作防滲處理，防止污染地下水。焚燒法迅速和較大程度地使污泥達到減量化，且在惡劣的天氣條件下不需要存儲設備，不但無需作滅病原菌的處理，還可以作為一種輔助燃料。高溫產生的有害化學物質以及污泥中的重金屬，隨著煙塵的擴散而污染空氣。另一方面，污泥必須保證比較低的含水率才能制作“合成燃料”，污泥的脫水就技術水平看，機械脫水成本較高，自然脫水雖然低，但時間長，占地大，而且晾曬期間的污泥腐臭氣，會污染空氣，處理費用高。污泥處置方式比較表 表36三種污泥處置的優(yōu)缺點比較見表36：選擇有效的污泥處置方法，兼顧環(huán)境效益、生態(tài)效益、處置技術及經濟效益之間的均衡。一種有效的、適合本地具體情況的污泥處置方法應該是能滿足環(huán)境衛(wèi)生要求的，社會能接受的以及經濟上有效的方法。通過以上的分析，無論是從經濟因素還是從肥效利用因素出發(fā)，污泥的土地利用特別是農用都是一種符合我國國情的處置方法。 焚燒法雖然最佳的污泥減量化方式，但其運作成本較高，無疑給**縣財政支出增加難度，對污水產業(yè)化也是不利的。根據(jù)以上分析，推薦采用污泥農用、林用作為**縣污水處理廠污泥最終處置方式。但是工程建設有一定的時序性，考慮到社會對新事物的接納也需要一定的過程，因此污水廠污泥近期采用外運至**縣垃圾處理廠填理，污水廠規(guī)模運行后，建議當?shù)卣M一步在這一方面展開工作、多做宣傳，爭取早日將污水廠污泥變廢為寶。4 污水處理廠設計 設計水量及水質。按照《室外排水設計規(guī)范》GB500142006。經計算老城區(qū)截流污水區(qū)域雨季流量時的總污水量，小于最大時流量，預處理構筑屋按最大時流量設計；厭氧池、氧化溝按平均時流量設計；供氧量按最大時流量設計，二沉池、消毒池按最大時流量設計。 工程分期與分組**，其處理構筑物分為3組，一期一組，遠期兩組；設計分期、分組后，能夠很好的適應城市污水量的增長以及城市管網建設的時序。其中近期工程：