冀中能源股份有限公司顯德汪礦工業(yè)廣場(chǎng)污水處理廠(chǎng)于2009年6月開(kāi)工建設，同年11月開(kāi)始進(jìn)水調試，2010年6月交付顯德汪礦運行。污水廠(chǎng)采用CASS工藝。設計日處理能力為6000m3，實(shí)際運行中常年保持在3300m?左右。污水來(lái)源為生活污水、洗浴廢水、生活科食堂廢水和醫院廢水，其中洗浴用水占60%，生活污水占33%，其余為食堂和醫院廢水。由于地勢所致，分別在礦區內和生活區內建有1#、2#污水集中池，進(jìn)行一級

提升。

1、顯德汪礦工業(yè)廣場(chǎng)污水處理廠(chǎng)工藝

顯德汪礦工業(yè)廣場(chǎng)污水處理廠(chǎng)的污水處理分為物理處理、生物處理和深度處理。1#、2#泵站水提升至最高點(diǎn)后，通過(guò)管道自流至污水廠(chǎng)區內，污水中的漂浮物和懸浮物被格柵去除后進(jìn)入到調節池。調節池主要起調節水量和水質(zhì)的作用。當池內水位滿(mǎn)足進(jìn)水條件后開(kāi)啟提升泵，使污水通過(guò)旋流除砂設備，利用離心力的作用將比重大的沙礫除去，完成物理處理。污水進(jìn)入到生物選擇池內與回流污泥進(jìn)行充分混合接觸，利用吸附原理迅速降低污水中的有機物含量，同時(shí)聚磷菌通過(guò)厭氧環(huán)境進(jìn)行磷的有效釋放，之后污水進(jìn)入到缺氧池，與回流的混合液接觸，進(jìn)行脫氮，此時(shí)污水經(jīng)底部涵洞進(jìn)入到好氧池內，進(jìn)行有機物的分解和磷的過(guò)飽和吸收，之后進(jìn)行靜止沉淀，至此生物處理部分結束。

工藝流程如圖1所示。

沉淀后的上清液通過(guò)潷水器進(jìn)入到中間水池，由臥式離心泵將水抽到過(guò)濾罐內，通過(guò)石英砂過(guò)濾作用將污水中的細小懸浮物進(jìn)一步去除，之后污水進(jìn)入到消毒池，通過(guò)二氧化氯消毒后達標外排，完成深度處理。

該污水廠(chǎng)執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。設計進(jìn)出水水質(zhì)指標見(jiàn)表1。

2、生物脫氮原理及影響因素

2.1 生物脫氮原理

CASS工藝屬于好氧生物處理法，對比傳統的活性污泥法其本質(zhì)是去除原污水中的溶解性有機物，而氮、磷的去除只能依賴(lài)細菌細胞的形成。傳統的活性污泥法氮的去除率只有20%~40%。但根據氮元素在自然界中的循環(huán)現象，采取一定的運行措施后，可以將氮循環(huán)的作用運用在CASS反應系統內。

在未經(jīng)處理的新鮮污水中，含氮化合物存在的主要形式有有機氮和氨態(tài)氮，主要以有機氮為主。有機氮在氨化菌的作用下分解轉化為氨態(tài)氮，這一過(guò)程稱(chēng)之為“氨化反應”。氨態(tài)氮在硝化菌的作用下進(jìn)一步分解氧化為硝酸氮，這一過(guò)程稱(chēng)為硝化反應(式1)。在氨化反應和硝化反應中，起決定作用的是氨化菌、亞硝酸菌和硝酸菌。后兩者統稱(chēng)為硝化菌，硝化菌是化能自養菌，其生理活動(dòng)不需要有機性營(yíng)養物質(zhì)。

經(jīng)過(guò)硝化反應后，污水中的氨轉化為了硝酸鹽，為將其排出系統，還必須經(jīng)過(guò)反硝化菌的代謝反應，將硝酸氮和亞硝酸氮轉化為氣態(tài)氮釋放到大氣中(式2、式3)。反硝化菌是異氧兼性厭氧菌，需要以原污水中的有機物為碳源進(jìn)行活動(dòng)。

反應式如下：

由式1、2可計算出：完全硝化1gNH4-N,需堿度7.14g(以CaCO?計)，轉化1g亞硝酸鹽氮為氮氣時(shí)，需要有機物(BOD)為1.71g;轉化1g硝酸鹽氮為氮氣時(shí)，需要有機物(BOD)為2.86g。在反硝化過(guò)程中，硝酸氮通過(guò)反硝化菌的代謝會(huì )產(chǎn)生同化反硝化和異化反硝化2種轉化途徑，最終的產(chǎn)物分別是菌體的組成部分和排入大氣的氣態(tài)氮。

2.2 生物脫氮過(guò)程的影響因素

2.2.1 水溫

硝化反應的適宜水溫為20~30℃，<15℃，硝化速度下降，<5℃，硝化反應完全停止。反硝化反應事宜水溫為20~40℃，<15℃，反硝化速度下降。

2.2.2 溶解氧

硝化反應器內溶解氧濃度宜保持在2.0mg/以上，而且反硝化反應宜將溶解氧控制在0.5mg/L以下。

2.2.3 pH值

亞硝酸菌在pH值為7.0~7.8時(shí)，活性最好，而硝酸菌則為7.7~8.1。反硝化反應pH值控制在7.0~7.5之間，由于硝化反應需要消耗堿度，而反硝化可以恢復一部分堿度，有利于將系統的pH值穩定在所需范圍內。

2.2.4 污泥齡

硝化過(guò)程的污泥齡一般為硝化菌最小世代時(shí)間的2倍以上，因此生物脫氮過(guò)程污泥齡一般控制在12~25d。當冬季水溫<10℃時(shí)，應適當提高污泥齡。

3、污水廠(chǎng)出現氨氮去除率低現象的原因分析及應對之策

3.1 產(chǎn)生的現象及原因分析

某年5月下旬，污水處理廠(chǎng)出水明渠處水體顏色發(fā)黃，并因水躍現象造成泡沫堆積，且泡沫發(fā)黏，不易破散，同時(shí)泡沫上有褐色懸浮物堆積，感官不好。

污水處理廠(chǎng)5月進(jìn)出水氨氮數據如圖2所示。

由圖2可得，此時(shí)的污水氨氮去除率偏低。在運行中還發(fā)現，當水量充足時(shí)，如超過(guò)3200m，進(jìn)水氨氮數值基本維持在15mg/L左右，而當進(jìn)水量突然降低至2000m時(shí)，氨氮數值會(huì )猛增至34mg/L，對活性污泥造成了大的沖擊負荷，為氨氮的去除增加了困難。其他運行指標基本維持在正常水平。

3.2 應對之策

根據生物脫氮的去除原理，污水中的氮需要經(jīng)過(guò)硝化和反硝化才能去除。硝化反應需要的條件是好氧及低有機物含量，而反硝化則需要低溶解氧和充足的碳源才能進(jìn)行。根據此原理，將原始的運行方式，即進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水4個(gè)階段，各階段1h，共4h1周期，更改為新運行方式，即當進(jìn)水氨氮偏高時(shí)，對處于待機狀態(tài)的好氧池低水位混合液進(jìn)行預曝氣，時(shí)間控制在半小時(shí)左右(待機狀態(tài)的殘留液為上周期處理過(guò)的水，有機物含量低)，使其生成足夠的硝酸鹽后，再將調節池內污水提升進(jìn)入生物選擇池及缺氧池內，進(jìn)水過(guò)程僅開(kāi)啟攪拌器但不進(jìn)行曝氣，以維持低溶解氧狀態(tài)，新進(jìn)的污水富含有機物，滿(mǎn)足反硝化的條件，使氨氮轉化為氮氣形式溢出，進(jìn)水結束后進(jìn)入曝氣階段，繼續開(kāi)啟污泥回流泵和混合液回流泵，污泥回流比由原狀態(tài)的23%提高至51%，混合液回流比控制在72%，曝氣1h后進(jìn)行沉淀、潷水，此種運行方式大大提高了脫氮效率。

污水處理廠(chǎng)6月進(jìn)出水氨氮數據如圖3所示。

由圖3可得，采用該運行方式后，即使氨氮進(jìn)水負荷波動(dòng)較大，出水氨氮依然可以保持在0.5~1.0mg/L。

4、結語(yǔ)

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運行及監測發(fā)現，該運行方式能夠保證氨氮去除率，使出水氨氮一直保持在0.5mg/L左右。結合污水廠(chǎng)的運行，應該注意以下幾點(diǎn)。

(1)該方法需要及時(shí)監測進(jìn)水氨氮數值，當該數值上升到25mg/L時(shí)，立即采用上述運行方式，即可保證該周期水質(zhì)達標。

(2)當進(jìn)水氨氮數值處于正常水平時(shí)(15mg/L左右)，為降低污水處理廠(chǎng)的運行成本，可采用原運行方式降低電耗。

(3)污水處理中生物脫氮和除磷是相互影響的，為提高脫氮效率，預曝氣后回流的混合液勢必會(huì )將溶解氧帶入到選擇池中，從而影響除磷效果。為達到同步脫氮除磷的目的，污水處理廠(chǎng)的運行方式必須依據水質(zhì)特點(diǎn)，對工藝流程及各項參數進(jìn)行適當調整。（來(lái)源：冀中能源股份有限公司顯德汪礦）