摘要：海南省重點項目文昌市文城污水處理廠設計建設規模為6×104m3/d，采用循環活性污泥處理工藝（CAST）[1]對污水處理廠收納的城市污水進行處理，該處理工藝具有布置緊湊，抗沖擊能力強，較適本工程的水量水質特點。該工程的建設對改善文昌市生態環境，提高城市形象，保證可持續發展，具有重要意義。
　　關鍵詞：污水處理；循環活性污泥法；生化處理
　　海南省文昌市文城污水處理廠設計建設規模為6×104m3/d，廠址位于海南省文城鎮以東、紅旗溪與文昌河交匯處，生化處理工藝采用循環活性污泥法，是海南省重點項目之一；近期處理規模3×104m3/d，采用循環活性污泥處理工藝處理污水處理廠收納的市政污水，該工程于2008年建設2010年8月建成并投入試運行。該工程的建設對改善文昌市生態環境，提高城市形象，保證可持續發展，具有重要意義。
　　1.工程進水水質與處理工藝
　　文城污水處理廠所處理的廢水主要為市政污水，包括居民生活污水、商業設施排水、公共設施排水、一定量的食品加工及其它排水。該污水主要以有機污染物為主，同時含有一定的難降解物質以及一定的氮、磷等物質。屬于可生物降解污水。其中，工業廢水約占30%，生活污水約占70%，在結合周邊城鎮污水處理廠的進水水質并綜合考慮之后該廠進水水質如表1
　　文城污水處理廠進水水質表1
　　污染物 BOD5 COD SS TN NH3-N TP
　　進水水質<mg/L> 160 320 220 35 25 4
　　該污水處理廠進水水質可生化性較好，考慮到排放
　　要求，需要對進水中的有機物、氮、磷均要有一定的去除率，最終所選的處理工藝必須具有除磷脫氮的功效。經過對多種適用工藝的比選和論證，本著先進適用的原則，本工程采用循環式活性污泥法（CAST）[1]作為生化處理工藝；與其它處理工藝比較，該工藝以一組反應池整合了傳統方法及其他改進方法中的調節池、初次沉淀池、曝氣池及二次沉淀池，整體布置緊湊簡單，占地少，無需復雜的管線傳輸，工藝路線簡潔且更具有靈活性；在污水處理廠剛建成運行時，流量一般來說較設計值低，循環式活性污泥系統可以調節液位計的設定值使用反應池部分容積，降低風壓、減少風量，避免了不必要的電耗；循環式活性污泥法將生物選擇理念與序批式活性污泥法有機的結合在一起，池中的易引起污泥膨脹的絲狀菌因生物選擇性和反應條件的不斷循環變化而得到有效的抑制，并具有除磷脫氮功能；傳統活性污泥法及氧化溝法泥水分離方式均采用動態沉淀的方式，泥水分離效果不易保證，而循環式活性污泥法在沉降和潷水階段不進水，沉淀和排水完全在靜態環境下進行，可確保良好的固液分離效果，不僅能夠充分保證較高的出水水質，而且能充分地保留更多的活性污泥，為保證處理效果創造了有利的條件；采用了成熟穩定的自動化控制和先進的監測儀器和設備，降低了日常勞動強度；該工藝處理流程簡單，控制靈活，可根據進水水質和出水水質控制指標及處理水量，通過改變運行周期等多個工藝運行參數使處理設施適應當前的進出水條件，保證出水達標，適應性很強；同時，該工藝在運行時序上類似于推流式，而在空間布置上又近似完全混合式，運行中既具有推流式反應推動力較大，去除（污染物）速度較快的特點，又兼有完全混合式抗沖擊能力較強的特點，與以往的傳統工藝相比存在著顯著的優越性。其工藝流程見圖1
　　2.主要處理構筑物[2]
　　（1）格柵及進水泵房。格柵井與進水泵集水井合建，格柵井內設兩臺回轉式格柵除污機，每臺格柵間隙16mm，寬度1300mm；格柵的啟停由PLC根據柵前、后水位差自動控制，也可由現場人工就地控制。分離后的柵渣經提升收集后外運填埋。而鑒于城市發展對衛生安全及環境保護的要求，將格柵除污機建于室內，這樣有利于進行臭氣的收集處理。
　　進水泵集水井內設高效污水潛污泵4臺，每臺水泵流量840m3/h，揚程18m,可以根據水位控制水泵開停也可以使水泵按順序輪換工作。同時，每臺水泵可根據進水情況通過變頻器實施變頻，保持運行于高效點，達到節能降耗的目的。
　　（2）細格柵及旋流沉砂池。本工程細格柵間與旋流沉砂池合建，格柵間內設兩臺自清式格柵除污機，每臺格柵間隙3mm，寬度1900mm，格柵傾角60°；細格柵由現場PLC根據格柵前后的水位差自動控制啟停，經格柵分離出的柵渣由螺旋輸送機輸送至壓榨機減容后裝車外運。格柵間內的臭氣經由收集裝置排至除臭系統。
　　本工程設兩座旋流式沉砂池，單座池徑3650mm，池深4340mm，處理能力為1980m3/h。沉砂池日產砂量1.8m3，每座沉砂池各采用一臺氣提泵定期將池內沉砂排至砂水分離器，該氣提泵分別配套一臺羅茨鼓風機（風量1.83m3/min，升壓0.06Mpa）；進入砂水分離器的沉砂經砂水分離后裝車外運。
　　（3）循環式活性污泥反應池（CAST池）[2][3]。近期CAST池按3萬m3/d規模設計，設一組CAST池，池內分4座反應池；預留一組4座CAST反應池位置作為遠期發展之用；每座反應池的平面尺寸為69.3m×22m，最大水深5.0m，超高0.8m，單池有效容積為7623m3，每組反應池總有效容積30492m3。每座反應池分為生物選擇區和主反應區，選擇區的容積約占反應池總容積的10%~15%；反應池BOD5污泥負荷0.095kgBOD5/(kgMLSS•d)；池內混合液懸浮物質量濃度（MLSS）為4000mg/L；TN污泥負荷0.021kg/(kg•d)；TP污泥負荷0.002kg/(kg•d)；主反應區氣水比為7.07。
　　循環式活性污泥(CAST)反應池的設計運轉周期為4小時，其中進水曝氣2小時,沉淀1小時,潷水1小時，每座反應池按時間順序間歇運行，同組四座反應池輪流進出水，從整體看，進水和出水是連續的，見表2
　　CAST池運行工況表表2
　　時間
　　池號 1 2 3 4
　　1#
　　進水曝氣 沉淀 潷水
　　3# 潷水
　　進水曝氣 沉淀
　　2# 沉淀 潷水
　　進水曝氣
　　4#
　　進水曝氣 沉淀 潷水
　　進水曝氣
　　但各池是間歇的，每相鄰兩座CAST池為一個生化處理系統（如1、2號池），同一時間只有不同系統的兩池進水和曝氣（如1、3號池），只有一個池在沉淀或潷水。
　　反應池在進水的同時進行曝氣、回流污泥，設計回流比20%~30%；設回流污泥泵5臺（其中1臺庫房備用），單泵流量140m3/h，揚程7.0m，配用電機功率為7.5kW；回流污泥泵將主反應區處于“饑餓”狀態的活性污泥泵送至選擇區，在污泥選擇區通過設在其內的潛水攪拌機與來自旋流沉砂池的富含有機污染物的來水充分混合；潛水攪拌機共設9臺，每座反應池的選擇區內設2臺，庫房備用1臺，攪拌機由設備廠商根據選擇區水力流態的分析確定型號及布置位置，槳葉直徑Ø520mm，電機功率3.0kw；
　　主反應區的曝氣強度和曝氣歷時可根據進水水質及該反應區內的溶解氧進行調整，使主反應區的溶解氧值逐步達到2~3mg/L，致使反應池有機物降解、同步硝化反硝化、生物過量攝磷等生化反應處于最佳的環境中；
　　在完成曝氣反應和靜態沉淀后，反應池開始潷水和排泥；每座反應池設計最大潷水高度1.31m，平均潷水高度0.91m，設計最大潷水量1800m3/h，在每座反應池末端設一臺一拖二式的搖臂潷水器，將泥水分離后的水潷出池外。
　　剩余污泥泵設置在反應池后端的泵井內，共4臺，單泵流量75m3/h，揚程15m；正常工作時，每座反應池對應一臺剩余污泥泵，相鄰兩座反應池的剩余污泥泵干式安裝在同一座泵坑內，在其中一臺水泵出現故障情況下可以通過切換裝置實現互相備用；剩余污泥泵在潷水階段的后期通過池內的多點吸泥管將剩余污泥抽送至污泥緩沖池，經提升至污泥脫水機脫水縮容外運。
　　每座反應池的主反應區設置膜片式微孔曝氣器2959個，供氣量大，氧轉移率高，單個曝氣器設計供氣量1~3m3／h。
　　生化池的進水、曝氣、回流、沉淀、潷水、排泥可在控制室內按時間順序進行集中控制。進水水量、水質的波動可以根據進、出水水量、水質通過調整鼓風量、曝氣時間、污泥回流比、排泥量及運行周期等運行參數來控制。
　　（4）鼓風機房。主要為循環式活性污泥反應池的曝氣裝置提供氣源，為了空氣管路布置順暢，盡量減少空氣管路的壓降，鼓風機房考慮近遠期分別設置，近期鼓風機房內設3臺羅茨鼓風機，2用1備，其中一臺工作的鼓風機交替為同組2座反應池供氣；另一臺工作的鼓風機交替為其余同組另2座反應池供氣；備用的鼓風機可替代任一臺發生故障的工作鼓風機。
　　每臺鼓風機設計流量Q=75Nm3/min，設計升壓P=58.8Kpa。鼓風機可根據設在循環式活性污泥反應池主反應區內的溶解氧的變化，通過變頻調速自動調節供氣量，實現在滿足供氣量要求下的節能降耗。
　　（5）紫外消毒渠。采用紫外消毒工藝，本工程近期設一座紫外消毒渠，遠期再增設一座消毒渠。紫外消毒渠的設計流量為近期高日高時流量0.497m3/s。消毒渠長約5.60m，寬1.02m，水深1.3m。渠內設4個紫外消毒模塊，消毒指標：糞大腸菌群數≤10000L-1，消毒渠旁共壁建一座超越渠，以便檢修維護；消毒渠全部設備由自備的控制設備控制，運行操作簡便，可無人長期管理。
　　（6）污泥處理系統。污泥處理單元的設備按近期規模配置，建筑尺寸按遠期考慮。來自CAST池的剩余污泥在此進行濃縮脫水，使其體積降至最低以便于運輸處置。剩余污泥產量近期處理規模573m3/d（含水率99.2%），設污泥緩沖池、污泥脫水間各一座；其中污泥緩沖池有效容積326m3，內設潛水攪拌機2臺保證污泥均質。污泥脫水間內設有臥式螺旋沉降離心機2臺(遠期增設一臺)，單機轉鼓直徑Ø520mm，及其配套螺旋輸送機，污泥投配泵、污泥切割機，絮凝劑計量泵、沖洗水泵、自動絮凝劑制備裝置。來自污泥緩沖池的污泥經污泥投配泵送至臥式螺旋沉降離心機進行脫水，為了保證脫水效果，脫水前的污泥按污泥干重的0.1%~0.4%的比例投加絮凝劑PAM，PAM配藥濃度為0.5%。經脫水后的污泥泥餅由無軸螺旋輸送機送至污泥堆場，定期裝車外運至垃圾填埋場衛生填埋。
　　3.經濟效益分析
　　由于設計期間，三材等建筑材料價格較高，該工程預算總投資約6359余萬元，隨著建材價格的調整，工程建設投資將會得到有效的控制；工程近期總用電負荷731kVA，單位水量能耗為0.288kWh/m3。污水處理的噸水能耗指標受很多因素影響，如進水情況，出水要求，處理工藝流程，工程所處的地理位置等。該污水處理廠能耗指標相比其它處理工藝略占優勢，噸水能耗指標處于平均值。目前，文城污水處理廠已建成通水，并已投入試運行階段，出水COD等污染物指標完全達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中規定的一級B標準，即工程的設計排放標準；該工程的建成和運行，將改善文昌市的水環境質量，保護市民的健康，促進工農業、旅游業的發展；該污水處理廠的建成對保證海南省文昌市經濟建設及環境治理都有深遠的效益。
　　4.結語
　　（1）通過工程設計及實地考察，循環活性污泥法處理工藝將SBR技術和生物選擇器加以有機結合，具有優異的抑制污泥膨脹能力，降低了運行管理的難度，適用當地的運行管理水平；循環活性污泥法處理工藝因采用非限制曝氣方式，即邊進水邊曝氣的曝氣方式，抗沖擊負荷能力強，其控制靈活，可根據實際進水水質進行調整，適應工程進水水質特點，保證了出水水質穩定。
　　（2）循環式活性污泥處理工藝相比傳統活性污泥法具有工藝流程簡潔、布置緊湊，處理構筑物較少，節約用地的優勢，采用該處理工藝明顯節省了工程建設投資；工程設計通過優化工藝路線，采用合理的控制方法，優選節能設備，在保證工程正常運行的前提下，降低了工程的運行成本。
　　參考文獻
　　[2]上海市政工程設計研究總院主編．室外排水設計規范GB50014－2006[M]．北京，中國計劃出版社，2006
　　[3]廖鈞，楊慶，彭永臻．CAST工藝設計計算方法探討[J]．給水排水．2011，37(4)：26