石 萍，关万彬

(1.鹤岗市水务局，黑龙江鹤岗154101;2.哈尔滨市西泉眼水库管理处，哈尔滨150300)

0 前言

鹤岗市是我国千万吨以上的大煤炭工业产地之一，至今已有80余年的采煤历史。目前鹤岗煤田的和平矿井核定采煤能力为1 200万t/a。建国以来至今，鹤岗共采出煤炭5.5亿t，然而，环境污染严重也成为城市发展的掣肘，尤其是目前城市污水未经处理直接排入水体，严重污染城区环境、污染附近浅层地下水源。近年，鹤岗市在全面启动“南兴、西拓、北开、东治、中升”五大战略的同时，已将污水处理工程列为重大基建项目，减轻周边水体污染，加强水污染防治和水环境保护，以保证水源水质并提高城市饮水质量。

1 污水处理方案选择

根据当地污水处理厂进水水质特点和出水水质要求，结合本工程地处寒冷地区的实际情况，确定本次工程采取生化+物化相结合的方式，选用具有除磷脱氮功能的二级生化处理工艺。与化学法和物理化学法相比，生物除磷脱氮技术因具有对有机物、氮和磷去除效率高、投资较低、运行费用省、污泥沉降性能好等优点而受到污水处理界的重视，特别是近20 a来，在工艺、技术和专用设备的研究开发及工程应用方面都得到很快的发展。生物除磷脱氮工艺能将总氮去除率提高到70%～95%，总磷去除率提高到70%～90%，一般情况下可以稳定可靠地满足处理要求。

2 处理方案经济技术比较

根据本次工程出水水质对除氮脱磷的要求，本次工程将CASS工艺和A/A/O工艺进行了经济技术比较。

2.1 方案1(A/A/O工艺)

2.1.1 污水处理工艺流程

污水工艺流程为:污水→粗格栅及污水提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→初沉池→A/A/O生物池→二沉池→消毒接触池→污水二次提升泵房→石头河。

2.1.2 污泥处理工艺流程

二沉池→污泥贮池→污泥浓缩脱水间→泥饼外运。

A/A/O法是既除氮又除磷的工艺，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的一种，A/A/O工艺于70年代由美国专家在好氧除磷工艺(A/O)的基础上开发出来的，该工艺具有脱氮除磷的功能，是一种深度二级处理工艺。

该工艺在厌氧一好氧除磷工艺(A/O)中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。

A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成:①除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO＜0.3 mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式提出系统。②脱氮段要控制DO＜0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。

首段厌氧池，流入原污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降;另外，NH3－N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3－N浓度下降，但NO3－N含量没有变化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3－N和NO2－N还原为N2释放至空气，因此BOD5。浓度下降，NO3－N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。

在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降;有机氮被氧化继而被硝化，使NH－N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO－N的浓度增加，P随着聚磷菌的过程量摄取，也以较快的速度下降。所以，A/A/O艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过程摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3－N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。

2.2 方案2(CASS工艺)

2.2.1 污水处理工艺流程

污水工艺流程为:污水→粗格栅及污水提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→CASS反应池→消毒接触池→污水二次提升泵房→石头河。

2.2.2 CASS工艺概述

CASS工艺即循环式活性污泥法，是在传统的SBR工艺的基础上发展起来的，即在SBR池内前端增加了一个生物选择器(生物接触池)，实现了连续进水、间歇排水的周期循环运行。其生物氧化作用、硝化和反硝化作用，固液分离等均在一个反应池中进行，不仅减少曝气池的容积，且运行操作灵活。CASS工艺的主要特征是把最初推流式的反应条件与完全混合反应池构型结合起来，每一个反应池用隔墙分成两个区间:前部是生物选择器，也称预反应区;后部为主反应区。完整的CASS工艺运行序一般可分为3个步骤:

2.2.2.1 曝气阶段

由曝气系统向反应池内供氧，此时有机物经微生物作用被生物氧化，同时污水中的氨氮经微生物硝化作用，被氧化生成硝基氮。

2.2.2.2 沉淀阶段

此时停止向反应池内供氧，微生物继续利用水中的溶解氧进行生化反应。液相主体逐渐由好氧状态向缺氧状态转变，活性污泥逐渐沉降到反应池底部，上层水变清。

2.2.2.3 滗水阶段

在沉降阶段结束后，置于反应池尾部的滗水器系统开始工作，排出反应池内上层处理水。此时液相主体逐渐过渡到厌氧状态。在滗水过程中，由于污泥沉降于池底，浓度较大，可根据需要启动污泥泵将剩余污泥排至贮泥池中，以保持反应器内一定的活性污泥浓度。滗水结束后，在进入下一个新的周期，开始曝气。周而复始，完成对污水的处理。

2.2.3 CASS工艺的组成系统

2.2.3.1 预反应区和主反应区

CASS反应池分预反应区和主反应区两部分，两区间在隔墙底部相通，污水首先进入生物选择器，进行兼氧反应，后进入主反应区。由于污水经分配后，同时进入所有的反应池，故进入耐负荷冲击能力更强。预反应区形成了一个高负荷食料一微生物比地生物选择区。原水在进入主反应区前先与此区活性污泥接触，这样可以加速污水处理反应效率。研究表明生物选择区改善了污泥的沉淀性，有效抑制了污泥膨胀，并提高了营养物的去除。

2.2.3.2 滗水器系统

滗水器驱动传动装置安装在水池的走道上，便于维护。

2.2.3.3 曝气系统

设计了最低的动力消耗，提供高效率的曝气系统。系统简单而稳定，反应池中无需任何移动件或电气零部件。在充分考虑曝气系统寿命的节能设计使运行和检修的费用大大降低。

2.2.4 CASS工艺特点

CASS工艺特点为:

1)投资省。

2)能承受较大幅度的流量和有机负荷冲击。

3)占地少、投资省、运行费用低。

4)有效地控制活性污泥膨胀。

5)与传统活性污泥相比，CASS系统产生较少的剩余活性污泥，因此污泥处理成本相对较低。

通过比较以及优缺点的综合分析，CASS工艺都优于A/ A/O工艺。所以推荐第二方案(CASS工艺)为鹤岗市东部污水治理工程污水厂工艺处理的设计方案。

［1］ 李娟.城市污水处理工艺设计研究［D］.西安:建筑科技大学，2008.

［2］ 哈尔滨市政工程设计院.黑龙江省鹤岗市东部污水治理工程初步设计说明书［R］.哈尔滨:哈尔滨市政工程设计院，2009.