CASS工艺中曝气系统节能技术探讨

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1、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

2、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。本文分图2传统工艺运行能耗分布析了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1。各单元运行能耗分布较为分散,见图2。图3CASS工艺系统流程图

3、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,这与图1传统活性污泥法工艺流程CASS工艺的特征相关。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(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

4、歇排水,在排水阶段池内给水排水Vol.35增刊200967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

5、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DO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DO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

6、调节供气系统,见图5。对降低整个CASS工艺的能耗十分重要。图5DO曝气控制流程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。通过工程实践发现,CASS工艺曝气量的控制可根据DO的特征值将一

7、个运行周期内反应过程分成几个阶段,以初始DO值确定基本曝气量,并将每个DO特征值作为调整曝气量的依据,将实时DO控制改为阶段DO特征值的模糊控制,让池内DO在一个需要的范围内,简化控制过程,缓解DO滞后、DO波动的影响。可以根据处理厂运行阶段水量水质变化规律,设定几组控制数据,运行一段时间后定期调整数据,直至达到最佳节能效果。改进的模糊DO曝气控制模式在实际工程中应用,取得一定的节能效果,如天津东郊污水处理厂