CASS工艺中曝气系统节能技术探讨

CASS工艺中曝气系统节能技术探讨宋桂杰张韵(北京市市政工程设计研究总院，北京100082)摘要随着城市污水处理率的提高，污水处理的能耗问题越来越受到人们的重视，研究污水处理厂的节能问题是节能减排的重要工作。CASS工艺运行能耗分布与传统活性污泥法有所不同，其中曝气能耗占总运行能耗的比例大。探讨了CASS工艺中曝气系统的节能技术，说明了通过在工程中采取相应技术措施可以获得节能效果。关键词CASS曝气系统节能技术污水处理厂随着污水处理率的提高，污水处理的能耗问题日趋严重。污水处理的高能耗往往造成处理厂运营成本高，使一些运营困难地区的污水处理厂难以发挥投资和环境效益。CASS工艺处理效率较高、整体能耗较低、占地面积省、污泥稳定、可实现自动控制、投资和运行费用相对较低，目前在国内中小型污水处理厂被广泛采用。研究CASS工艺节能技术对降低行业能耗具有现实意义。CASS工艺运行能耗分布与传统活性污泥法不同，其曝气占运行总能耗的50％以上。本文分析了CASS工艺能耗分布特征、变化规律和主要影响因素，探讨CASS工艺中曝气系统的节能技术。1CASS工艺污水处理的特征及能耗分析传统活性污泥法(连续流)由提升、预处理、初沉池、生物反应池、二沉池、污泥泵房、消毒、污泥处理等单元构成，见图l。各单元运行能耗分布较为分散，见图2。提升承掣器氇芒萨撇；污泥污泥r^L¨宴照一磊未蠡。一一泥饼外运图1传统活性污泥法下艺流程CASS工艺利用活性污泥基质积累和再生理论，将生物选择器与序批式活性污泥法结合，并将主反应区的污泥回流至生物选择区，形成CASS循环活性污泥法。CAss工艺由提升、预处理、CASS反应池、消毒。污泥处理等单元构成，见图3。各单元图4CASS工艺运行能耗分布能耗分布见图4。通过图2和图4对比分析可以发现，CASS工艺和传统工艺运行能耗分布特征略有不同，这与CASS工艺的特征相关。(1)CASS工艺流程简单。CASS池集调节池、初沉池、反应池和二沉池的功能于一体，曝气、沉淀、排水过程在同一池中按一定周期循环运行，无需设置单独的初沉池和二沉池。(2)CASS工艺为间歇排水，在排水阶段池内给水排水VoL35增刊200967万方数据水位有所下降，故工艺流程水头损失比传统工艺略高。(3)CASS工艺为非稳定生态反应代替稳定生态反应，采用间歇曝气运行方式，因此无需大比例回流，回流比一般为20％。而传统工艺，根据脱氮除磷需要，污泥回流比一般在50％～100％，混合液回流比更大，在100％～300％。(4)进入CASS生物选择器的污水和从主反应区回流的活性污泥相互混合接触，形成高絮体负荷环境，可有效抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性，污泥量少、污泥脱水性能好。故污泥处理能耗较低。此外，CAsS工艺占地面积少、污泥沉降性能好，投资和运行费比传统活性污泥法节省10％～20％[1]，在中小型污水处理厂中应用具有技术经济优势。通过对CASS工艺能耗分析得知，曝气能耗占运行总能耗的50％～65％，因此曝气系统的节能对降低整个CASS工艺的能耗十分重要。2曝气系统的节能技术CASs反应池的曝气量和曝气时间与处理厂的进水水量、水质特征、处理目标、扩散器的扩散效率等有关，为满足季节和昼夜峰值的变化，CASS工艺曝气系统一般按照高峰值设计。CASS处理污水过程是非稳定过程，曝气量和曝气时间影响有机物的降解和氮磷的去除，为避免曝气不足和曝气过量，必须对曝气量和曝气时间进行控制，同时考虑节能措施。曝气系统的节能技术除控制曝气量和曝气时间外，还包括高效节能曝气器的选择和优化布置，以及鼓风机的选择和配置等。2．1CASS工艺曝气量和曝气时间的控制与节能CASS工艺曝气量和曝气时间的控制及节能方法包括D0控制，DO、ORP、pH联合控制和精确曝气控制技术。2．1．1D0曝气控制技术污水中有机物的去除和脱氮除磷过程在CASS工艺运行周期内依靠厌氧、缺氧、好氧交替运行实现。在好氧状态下，有机物的去除依赖微生物的吸附和代谢，最终产物是C02和H。O等稳定物质。污水生物脱氮主要是利用硝化菌在好氧条件下将氨氮氧化成硝酸盐氮，在缺氧状态下硝酸盐氮被反硝68给水排水V札35增刊2∞9化菌还原为氮气。厌氧条件下，污泥中的聚磷菌将细胞内的聚磷酸盐水解成正磷酸盐释放到水中，在好氧条件下超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，通过剩余污泥的排放达到除磷的目的。可见CASS工艺对有机物和氮磷的去除都与污水中的D0浓度有关，而且不同的污染物去除所需DO条件不同，为此可通过CASS反应池中D0浓度控制曝气量和曝气时间，达到污染物去除和节能的双重目的。DO控制法是在反应池中安装DO在线监测仪表，并通过DO测量值控制调节供气系统，见图5。r．⋯⋯@溶氧仪变送器调节阀图5Et)曝气控制流程